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一种全数字前馈式时间交织模数转换器时间误差后台校准算法

邓红辉 闫辉 肖瑞 陈红梅

引用本文: 邓红辉, 闫辉, 肖瑞, 陈红梅. 一种全数字前馈式时间交织模数转换器时间误差后台校准算法[J]. 电子与信息学报, doi: 10.11999/JEIT190052 shu
Citation:  Honghui DENG, Hui YAN, Rui XIAO, Hongmei CHEN. Fully Digital Feedforward Background Calibration of Time Skew for Sub-Sampling Time-Interleaved Analog-to-Digital Converter[J]. Journal of Electronics and Information Technology, doi: 10.11999/JEIT190052 shu

一种全数字前馈式时间交织模数转换器时间误差后台校准算法

    作者简介: 邓红辉: 女,1973年生,副研究员,硕士生导师,研究方向为模拟、混合信号集成电路设计,低功耗电路设计;
    闫辉: 男,1995年生,硕士生,研究方向为集成电路设计与测试;
    肖瑞: 女,1995年生,硕士生,研究方向为嵌入式系统综合测试;
    陈红梅: 女,1986年生,博士,讲师,研究方向为高速数模混合集成电路设计
    通讯作者: 陈红梅,hmchen@hfut.edu.cn
  • 基金项目: 国家自然科学基金(61704043)、合肥工业大学校博士专项科研基金(JZ2017HGBZ0955)

摘要: 该文设计实现了一种全数字前馈式时间交织模数转换器(TIADC)时间误差校准算法,其中采样时间误差提取采用改进的时间误差函数求导模块的前馈式提取方法,可以提高在输入信号频率较高时误差提取的准确度;同时,为了降低误差提取单元的复杂性,采用了以减法实现的时间误差函数;最后,采用基于1阶泰勒补偿完成时间误差的实时校正。仿真验证表明,应用于4通道14位TIADC系统,当输入信号为多频信号时,系统动态性能无杂散动态范围(SFDR)从48.6 dB提高到80.7 dB。与传统基于前馈校准结构对比,可以将有效校准输入信号带宽从0.19提高到0.39,提高了校准算法的应用范围。

English

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  • 图 1  TIADC时间误差的全数字校准

    图 2  TIADC原理框图

    图 3  Gfr与输入信号归一化输入频率的关系

    图 4  r${G_{x,\tau = {T_{\rm{s}}}}}/\gamma $的关系

    图 5  前馈式时间误差校准算法整体框图

    图 6  误差提取收敛情况

    图 7  归一化输入频率为0.35时,校准前后的频谱图

    图 8  不同输入频率下,改进前后SNDR对比

    图 9  多频输入下的校准结果

    表 1  归一化输入频率为0.35时,校准前后性能参数表

    SNDR (dB)SFDR (dB)ENOB (bit)
    校准前44.8947.947.16
    改进前57.5460.569.27
    改进后82.9089.9413.48
    下载: 导出CSV

    表 2  与现有技术的对比

    性能特征ISSCC 2014[12]ISCAS 2017[15]SPAWC 2011[18]TCAD-I 2012[19]本文结果
    盲校准半盲校准
    任意奈奎斯特适用
    需要添加参考通道
    测试输入
    适用通道任意任意2任意任意
    前馈校准
    收敛时间(×Ts)10 k250 k4 k1.5 k5 k
    下载: 导出CSV
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图(9)表(2)
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  • 通讯作者:  陈红梅, hmchen@hfut.edu.cn
  • 收稿日期:  2019-01-18
  • 录用日期:  2019-05-12
  • 网络出版日期:  2019-08-23
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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