高速高精度模数转换器的数字后台校准算法

研究了模数转换器(ADC)的数字后台校准技术,提出了一种针对2.5 b/级高速高精度流水线ADC的数字后台校准算法.在2.5b/级电容翻转式余量增益电路(MDAC)中注入与输入信号相关的抖动信号,提取MDAC中由于电容失配和放大器增益有限性造成的非线性误差,并在最终的数字输出端对这些误差进行校准.文中提出的数字后台校准算法具有电路实现简单、不中断ADC正常工作、适合高速高精度流水线ADC等优点,能有效地降低电容失配和放大器有限增益等非理想因素对流水线ADC精度的影响.仿真结果表明,经校准后的ADC信号噪声失真比可从63.3dB提高到78.7dB,无杂散动态范围由63.9 dB提高到91.8 dB.     

双通道可重构14 bit 125 MS/s流水线ADC

提出了一种双通道可重构14 bit 125 MS/s流水线模数转换器(ADC).该双通道14 bit ADC可工作在并行双通道14 bit 125 MS/s、时间交织14 bit 250 MS/s以及求和15 bit 125 MS/s三种模式.为抑制通道间失配误差的影响,提出一种数模混合前台校准技术.为减少ADC输出端口数目,数据输出由高速串行数据发送器驱动,并且其工作模式有1.75,2,3.5 Gbit/s三种.该ADC电路采用0.18μm 1P5M 1.8 V CMOS工艺实现,测试结果表明,对于相同的10.1 MHz的输入信号,该ADC电路在14 bit 125 MS/s模式下的SNR和SFDR分别为72.5 dBFS和83.1dB,在14 bit 250 MS/s模式下的SNR和SFDR分别为71.3 dBFS和77.6 dB,在15 bit 125 MS/s模式下的SNR和SFDR分别为75.3 dBFS和87.4 dB.芯片总体功耗为461 mW,单通道ADC内核功耗为210 mW,面积为1.3×4 mm~2.     

一种基于伪随机动态补偿的12位250 MS/s流水线ADC

提出了一种基于伪随机补偿技术的流水线模数转换器(ADC)子级电路.该子级电路能够对比较器失调和电容失配误差进行实时动态补偿.误差补偿采用伪随机序列控制比较器阵列中参考比较电压的方式实现.比较器的高低位被随机分配,以消除各比较器固有失调对量化精度的影响,同时子ADC输出的温度计码具有伪随机特性,可进一步消除MDAC电容失配误差对余量输出的影响.基于该子级电路设计了一种12位250 MS/s流水线ADC,电路采用0.18μm 1P5M1.8 V CMOS工艺实现,面积为2.5 mm2.测试结果表明,该ADC在全速采样条件下对20 MHz输入信号的信噪比(SNR)为69.92 dB,无杂散动态范围(SFDR)为81.17 dB,积分非线性误差(INL)为-0.4~+0.65 LSB,微分非线性误差(DNL)为-0.2~+0.15 LSB,功耗为320 mW.     

一种时间交织ADC的时间失配后台校准算法

利用输入信号的自相关特性设计了一种用于时间交织模数转换器(ADC)时间失配误差的自适应数字后台校准算法,该算法利用输入信号的自相关特性以及统计的方法,在后台将子通道的输出作相关运算以估计失配误差,再利用基于farrow结构的分数延时滤波器进行误差校正.误差估计部分和校准部分构成一个反馈环路,可以实现误差的实时跟踪和校正.Matlab仿真结果表明:当输入信号归一化频率为fin/fs=0.096 88时,经校准后,系统的SNR提高11dB以上,校准效果明显.该算法适用于任何类型的输入信号,且在硬件实现方面也比较简单,farrow结构实现的滤波器只用3~5阶就可以满足校准精度要求,特别适用于工程实现.     

一种用于高速高精度DAC的数字校准方法

提出了一种适用于14bit 200MHz数模转换器的数字校准电路模块.在非校准状态,该模块仅仅将输入数据进行相应的编码转换,在校准状态时,该模块不仅对输入信号流进行编码转换,还提供额外的校准控制信号,用来控制DAC中模拟电路进行校准.该模块采用SMIC CMOS 0.18μm 1P6M工艺,电源电压为1.8V.最终芯片测试结果表明,在200MHz工作频率下,该模块能够将数模转换器的SFDR最大提高27dB.     

适用于宽带宽输入的TIADC时间误差校准算法

文章设计了一种适用于宽带宽输入的时间交织模数转换器(time-interleaved analog-to-digital converters, TIADC)时间失配误差校准算法。从通道间的相乘互相关原理展开分析,引入误差符号判别模块实现任意输入带宽的TIADC时间失配误差提取。误差补偿模块采用一种改进的基于泰勒级数展开的误差校准方法,进一步减小硬件实现规模。误差提取与误差补偿模块组成闭环自适应结构,能够实时进行宽带宽输入的TIADC时间失配误差校准。利用一个4通道12位的TIADC进行验证,假设通道间存在3%T_s(T_s为采样时间)以内的时间失配误差,当输入归一化频率f_(in)/f_s(f_(in)为输入频率,f_s为采样频率)分别为0.406、0.813、1.321时,校准后系统的信噪比提高了43 dB以上,有效位数(effective number of bits, ENOB)提高到11.82 bit以上。仿真结果证明了该方案的有效性。     

流水线ADC级间增益误差的数字域补偿方法

提出了一种针对流水线模数转换器(ADC)级间残差放大器的线性增益偏差与增益压缩误差的后台补偿方法.利用随机信号的二阶统计互相关特性,通过在第一级数模转换器输入端的低两位上分次注入数字伪随机序列,测量放大器的实际增益值与其表征幂级数模型的三阶非线性项系数,并使用此估计值同时完成对这两种误差的后台补偿.为了验证设计,对14位三级流水线ADC进行了系统模拟,当前两级量化精度均为5位,且两级残差放大器的增益偏差与输出峰值点的相对增益压缩率分别为-2%和5%时,经过补偿后SFDR(无杂散失真动态范围)和SNDR(信噪失真比)指标分别从70.93dB和54.83dB提高到97.60dB和74.30dB.     

采样-保持电路中的一种增益误差自校正方法

提出一种用于流水线模数转换器(ADC)中的模拟增益误差自校正电路．该电路由一个可编程电容阵列、一个比较器和一小块数字电路组成，通过对第一级采样一保持电路的增益进行校正，使它的增益误差达到12bit转换精度的要求。仿真结果表明，整个流水线ADC的有效量化位数从原来的9．95bit提高到11bit。     

应用于有源巴伦的新型幅度相位间接纠正技术

针对毫米波频段下有源巴伦输出端口间存在的幅度和相位失配问题,提出了一种新型幅度相位间接纠正技术.该技术利用共射共基结构将输入的幅度与相位误差进行平均分配和重组,同时将输入信号间的未知变量误差转化为内部纠正电路中的固有误差,从而实现对原误差的限制和间接纠正,继而产生一对新的理想差分输出信号.构建数学模型进行分析与推导,证实了该技术在理想情况下的可行性,并通过电路仿真对理论进行验证.仿真结果表明,该纠正电路3 dB带宽为96～113 GHz,峰值增益为12.7 dB.在105 GHz频率下,对于幅度误差为0～10 dB,相位误差在10°～110°范围内变化的所有输入信号,输出信号间幅度误差均小于0.3 dB,相位误差均小于5.3°,电路总功耗为54 mW.     

零中频接收机的直流偏移消除和自动增益校准

为了精确消除零中频接收机中的直流偏移并快速响应射频接收机增益调整时引入的输入直流偏移变化,提出了一种混合型直流偏移消除电路.该电路结合了模拟型和数字型直流偏移消除技术的优势,在降低输出直流偏移的同时缩短了响应时间.模拟型直流偏移消除电路用于实时地自动消除各级输入的直流偏移,数字型直流偏移消除电路通过自动校准进一步减小接收机的最终输出直流偏移.同时提出了一种接收机增益自动校准电路,能够自动校准零中频接收机I/Q通路的增益失配.采用65 nm CMOS工艺实现了集成直流偏移消除的可编程增益放大器和增益自动校准电路.芯片测试结果表明,放大器最大输出直流偏移为2 mV,增益调整具有严格单调性,自动校准后的输出I/Q增益失配小于0.1 dB.该电路具有响应快、仅需开机自动校准和无需数字基带电路参与等优点,完全满足IEEE 802.11ax-2021等宽带通信接收机的系统要求.     

三轴试样变形数字图像测量误差和精度分析

计算机数字图像识别技术为三轴试验土样变形测量提供了一种简单并且有效的测量方法,它不仅可以克服常规测试方法存在的诸多缺陷,而且具有相对较高的测试精度,比较详细地分析了土样变形数字图像测量系统的各种可能误差源,讨论了各种误差的影响并提出相应的消除和减少误差的办法,实际测试检定表明,数字图像测量系统在三轴试样变形测量中的应变测量精度为10^-4,高于常规测量方法的测定精度,能够满足土样变形高精度测量的要求。     

一种协作网络编码的调制性能分析

将物理层网络编码运用于协作通信,可有效地提高系统的频谱利用率和增加网络容量,高阶数字调制方式是提高通信系统传输速率的有效方式之一.结合协作网络编码与数字调制技术,分析了协作网络编码中不同数字调制方式对系统误码率和吞吐量等性能指标的影响,并进一步给出了一种基于此方案的系统功率分配策略.计算机模拟分析表明,协作网络编码可使...     

基于细分的数字半色调技术

提出一种用二值图形设备显示多级灰度图象的方法。这种基于细分的数字半色调技术利用了人类视觉系统的生理特点，优先考虑在较大区域内源始图象与经半色调处理后图象间的误差。该技术可用图象灰度级的压缩。此外还对这一算法与有序颤抖法及误差扩散法进行了比较。     

数字信号处理器抗辐射设计技术研究

分析了空间辐射效应对高性能数字信号处理器（DSP）的影响,并对单粒子效应引起的DSP故障模式进行了研究,结合工程实践从器件级和系统级两个层次给出了解决数字信号处理器的抗辐射加固设计技术．器件级的加固技术从存储区、控制寄存器、Cache、乘加器等角度给出解决DSP故障的一些有用方法;系统级的抗辐射设计技术则提出一种由高性能DSP和高可靠性的反熔丝FPGA为主要组成部分的“由顶到底”的星载信号处理平台体系结构,并分析了这种结构在提高DSP对抗空间单粒子效应时的优势．文章给出的有关DSP的可靠性设计方法已经在某卫星通信载荷中成功应用,并通过了各种卫星产品要求的环境试验,该抗辐射可靠性设计方法可以为有关航天电子设备的设计提供参考．     

数字信道化器中高阶精确重构滤波器组设计方法与量化分析

数字信道化技术广泛应用于新一代卫星通信系统的星上处理平台中,而精确重构滤波器组的设计是其中的关键技术。针对现有滤波器设计方法通道数较低,难以满足高分辨率数字信道化器需求的问题,提出了一种基于频率取样法和最小均方误差逼近的高阶精确重构原型滤波器的设计方法。该方法首先利用频率取样法求解一个近似精确重构原型滤波器;然后在最小均方误差准则下,用一个由两通道无损网格建模的滤波器对该近似精确重构原型滤波器进行最优拟合。数值实验表明,与Parks-Mc Clellan(PM)算法相比,该方法能设计得到更高通道数的滤波器组;并且原理简单,设计复杂度很低。滤波器性能的量化分析结果表明,综合考虑多相分量长度与量化位宽的设计思想,能够平衡实现复杂度与性能指标,对于实际系统具有重要的参考价值。     

基于立体视觉的DR图像定位技术

提出基于立体视觉的射线数字图像的实时定位技术,该技术较之胶片法有更高的检测效率,讨论射线数字图像定位中的关键技术,并重点研究了基于旋转视差法的缺陷深度定位技术,该技术比平移法具有更多的优势;详细分析了旋转视差法深度定位中的误差来源,并提出校正的方法.本文技术可以达到很高的定位精度.     

数字图像中照度不均匀校正技术研究

为了消除数字图像中的照度不均匀性，对现有数字图像的照度不均匀校正技术进行了归类和讨论．分析了这些方法在计算误差上的内在原因，并在此基础上提出了基于小波变换的数字图像照度不均匀校正技术．该技术兼顾了数字图像的频域和空域，使得采用本方法校正后的图像具有品质优，计算误差小和时间消耗较少等特点．     

数字声频设备编码中的误码及其控制方法

本文对数字声频设备的编码技术作了专门的讨论,针对数字声频设备产生误码很高的情况,讨论了产生误码的原因及其控制方法.     

高速自适应水声语音系统的设计与实现

根据水声通信的复杂信道特性,设计了基于数字信号处理(DSP)的高速数字自适应多载波水声语音通信系统,采用MFSK调制技术、数据精确同步技术以及低噪PGA技术,有效地降低了误码率.通过对其关键技术的性能仿真和分析,以及在2km长、1.5m深的恶劣环境中实测,该系统表现出很好的实时性和良好的语音恢复性能,传输距离大于2km,误码率小于10-3.