雙通道時間交替模數轉換器增益和時序誤差的實時校準

2021-01-10 電子產品世界

  1 雙通道TIADC中的失配誤差

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/273459.htm

  一種使ADC速度加倍的有效方法是將兩個ADC並行設置,採樣時鐘反相操作。子ADC系統傳遞函數之間不可避免的微小失配會導致雜散諧波(tones),能夠顯著降低可實現的動態範圍。在這種ADC中有四種類型的誤差:

  1. DC 偏置誤差;
  2. 靜態增益誤差;
  3. 時序誤差;
  4. 帶寬誤差。

  在實際應用中,DC偏置誤差很簡單,可通過數字校準來處理。帶寬誤差最難應對,通常是通過精心的設計和布局來使誤差減小。在本文中,我們將重點討論增益和時序誤差校準,因為他們是造成動態範圍損失的主要原因。

  2 建議校準方法

  一般情況下,ADC的奈奎斯特帶寬(Nyquist bandwidth)從未被充分使用,其中的一小部分通常專門為抗混疊(anti-aliasing)濾波器的滾降特性預留。這個未被使用的頻段可用來引入約束校準信號。可選擇正弦波用於校準,因為它很容易生成高純度頻譜,並可施加兩個主要限制:

  1. 幅度保持足夠小,以避免對動態範圍產生任何影響,同時提供足夠的估算精度。實驗表明,對於一個14位的ADC,-40dBFS到-35dBFS的幅度範圍為最佳。

  2. 頻率被限定於以下的不連續值,以降低所述數位訊號處理算法的複雜性:

  

  其中,Fs是TIADC採樣頻率,P和K為待指定的整數,S=±1,取決於校準信號相對於奈奎斯特區邊緣的位置(見圖1)。校準信號可以很容易地在片上通過使用小數N分頻鎖相環(PLL)以ADC時鐘作為參考信號來產生。選擇足夠高的K值,校準信號的諧波會在有用頻帶之外混疊,可降低對於濾波的要求。通過使用在PLL輸出端的可編程衰減器能夠實現擺幅的調整。

  如果校準信號作為輸入,x0和x1分別代表兩個子ADC的輸出,這可用等式1表示,而下面的等式2則將這兩路信號聯繫起來(此處已忽略噪聲):

  

  由於設計中的失配誤差較小,通過使用一階近似,可將這一組非線性等式線性化並求逆。

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