流水線ADC諧波失真的數(shù)字后臺(tái)校正算法研究.pdf

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電路與模擬電路的接口，在混合集成電路的設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用，而流水線結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器因其具有高轉(zhuǎn)換速度和高輸出精度的特點(diǎn)，所以在音視頻處理系統(tǒng)、通信領(lǐng)域以及信號(hào)檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域都得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于存在比較器的電壓失調(diào)，電容元件失配，外部環(huán)境和溫度的影響以及運(yùn)放的有限增益等諸多非理想因素的影響，使得ADC產(chǎn)生不可忽視的誤差，這不僅限制了轉(zhuǎn)換精度而且很可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)換結(jié)果。因此，高效的校正技術(shù)

2、是流水線ADC設(shè)計(jì)中必不可少的一部分。流水線ADC對(duì)于余量放大器引起的誤差特別敏感，尤其是在流水線的前幾級(jí)。而且，在實(shí)際應(yīng)用中余量放大器的誤差會(huì)導(dǎo)致功耗的大幅增加，因而在高精度的流水線ADC中余量放大器的功耗在整個(gè)ADC功耗中占據(jù)主導(dǎo)地位，所以對(duì)于余量放大器的誤差校正成為了高性能流水線ADC設(shè)計(jì)中必須考慮的問題。
　　本文首先討論了在流水線ADC中余量放大器引起的諧波失真效應(yīng)，然后結(jié)合流水線ADC的工作原理采用了系統(tǒng)級(jí)的數(shù)字后臺(tái)校

3、正技術(shù)并從算法級(jí)驗(yàn)證了校正原理的正確性。在以前的論文中只有簡(jiǎn)略說明和最終結(jié)果，但是在算法層次對(duì)余量放大器的諧波失真進(jìn)行詳細(xì)且深入分析、推導(dǎo)以及建模是必要而且極其重要的，因?yàn)檫@是數(shù)字后臺(tái)校正模型能夠正確建立的關(guān)鍵的理論基礎(chǔ)。為了消除余量放大器引入的諧波失真誤差，應(yīng)用數(shù)字后臺(tái)諧波失真校正（HDC，Harmonic Distortion Calibration）算法，其主要原理是通過給信號(hào)通路中注入一組與輸入無關(guān)的偽隨機(jī)序列，利用該偽隨機(jī)序列

4、在后臺(tái)測(cè)量諧波失真誤差并控制校正信號(hào)，在數(shù)字輸出中對(duì)諧波失真進(jìn)行消除。本文先針對(duì)單階誤差的情況，對(duì)校正原理做了詳細(xì)分析與推導(dǎo)，從理論上證明了算法的可實(shí)現(xiàn)性。然后又考慮了多階誤差的情況，由于多階誤差同時(shí)存在時(shí)高階會(huì)對(duì)低階系數(shù)產(chǎn)生影響，因此需要對(duì)誤差系數(shù)做相應(yīng)的修正。根據(jù)算法在MATLAB SIMULINK中對(duì)數(shù)字后臺(tái)HDC技術(shù)進(jìn)行行為級(jí)的建模，完善了校正模型并通過仿真證明了校正技術(shù)的有效性。仿真結(jié)果顯示采樣頻率為100MHZ下，在采用了H