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.     

一种 TIADC 系统误差自适应联合补偿算法

针对时间交替并行采样系统(time-interleaved analog-to-digital converter,TIADC)通道间存在直流偏置误差、增益误差和时钟失配误差的问题,提出一种基于自适应的误差联合补偿算法.该算法设计了新的系统时序和基于子通道的误差补偿模型,采用多输入的自适应结构,实现对3种误差的联合补偿.理论分析和仿真结果表明,新算法结构简单,运算量小,具有良好的抗噪声性能,同时算法对带通信号有良好的适用性.当ADC量化位数为16时,系统的信纳比能够提升约37 dB,无杂散动态范围能够提升约50 dB.     

TIADC系统误差联合测量及补偿方法

针对时间交替并行采样系统通道间存在增益误差和时钟失配误差问题,提出一种误差联合测量方法。该方法利用了测试信号的特性,同时测量2种误差。与已有算法相比,算法结构简单,精度较高。同时根据时钟失配误差产生原理,设计了基于Farrow结构的分数延迟滤波器补偿算法,针对Farrow结构局限于Nyquist带宽的问题,设计了多通道的补偿结构。仿真实验表明,系统的无杂散动态范围得到明显抑制,输出的信纳比至少提高了25dB。     

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.     

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。     

高精度模数混合SAR ADC校准算法

针对高速逐次逼近型模数转换器中的比较器失调和电容失配问题,设计一种模拟前端“粗”校准与数字后端“细”校准相结合的模数混合校准技术,对系统失调电压以及电容失配分别进行抵消、量化与补偿,从而在保证模数转换器采样速率的同时能够有效提高转换精度和信噪比。基于12位模数转换器对所提出的电路结构和校准算法进行了Matlab行为级建模仿真,算法校准后在80 MHz采样率下信噪失真比达到73.28 dB,有效位数11.88 bit,分别比校准前提高15.1dB与2.5 bit。     

基于滤波器组并行交替型ADC系统通道失配误差的分析

通道失配误差（如偏置误差、增益误差和时间相位误差）严重降低了并行交替型ADC（timeinterleaved ADC，TIADC）系统的信纳比．我们给出了基于滤波器组的三种通道失配误差详尽的分析，表明增益误差和时间相位误差相互影响，而偏置误差则单独起作用；同时对在信号分析领域占重要地位的正弦信号进行了分析，给出了通道失配误差的频谱图像；并进一步推导了信纳比的公式和无伪波动态范围的公式；给出了时钟抖动和量化噪声对TIADC的影响．这些公式可为TIADC通道失配误差的容忍范围提供参考，也可为消除TIADC通道失配误差提供理论依据．     

一种应用于超高速ADC中6G/8GHz的高精度正交时钟产生电路

正交时钟被广泛地用在正交频分复用(OFDM)通信系统的时间交织模拟数字转换器(ADC)中.正交信号的相位偏差和时钟抖动对整个系统都有着重要的影响.针对时间交织ADC的应用需求,提出一种宽带的输出相位可调的正交注入锁定分频器,通过调节注入信号和耦合信号的能量来改善因器件失配和工艺偏差等造成的正交信号的相位误差.在此基础上设计了一个基于LC压控振荡器的电荷泵型锁相环.该锁相环采用TSMC65nm工艺设计,正交时钟的频率输出范围是5.8~6.5GHz和7.1~8.3GHz,正交相位的平均误差小于0.26°,满足系统设计的预设指标.     

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.     

应用于MEMS基频率源的CMOS温度传感器

基于TSMC 0.18μm 1P6M CMOS工艺设计了用于在片测温的CMOS温度传感器.该温度传感器采用双极型晶体管为测温核心器件,使用缩放式模数转换器(ZOOM ADC)来实现温度信息的读取.温度前端电路采用动态匹配技术(DEM)和斩波技术来降低电流源失配和运放失调,实现对电流增益βF的补偿,提高电路的精度.同时,...     

一种极化鲁棒自适应子空间检测算法

提出一种高斯杂波和噪声背景下的极化鲁棒自适应检测算法.因阵列校正误差、波束指向误差等因素引起的目标标称导向矢量与真实的不一致,可能会导致检测性能下降.通过在目标标称导向矢量子空间增加一些矢量,提出一种基于子空间的对模型失配鲁棒的检测算法.仿真结果表明,当目标导向矢量误差较大时,算法仍能取得较好的检测性能.      

一种高速、低复杂度的数字校准技术

介绍了一种应用于高速高精度流水线模数转换器的数字后台校准技术.该技术基于2.5位/级的开关电容式MDAC结构,在前2级MDAC引入用于携带误差信息的随机序列,利用信号相关理论在数字域中通过累加、平均的方法提取出这些误差信息,并在最终的数字输出端补偿.该技术能够有效地减少由于电容失配和增益有限性等非理想因素的影响,提高系统的性能;同时它具有算法简单、应用灵活、不中断正常输出、工作频率高等特点.经过FPGA验证,校准后有效位数从8.5 bit提高到13.7 bit,无杂散动态范围从52.7 dB提高到108.4 dB.     

基于改进SAMP的频率捷变和PRI抖动雷达群目标检测

针对群目标场景下目标个数未知和网格失配影响稀疏重构效果的问题,提出一种改进的稀疏度自适应匹配追踪（sparsity adaptive matching pursuit,SAMP）算法用于频率捷变和脉冲重复间隔（pulse repetition interval,PRI）抖动雷达的动目标检测.改进算法回溯阶段的原子选择策略,通过正则化挑选出能量相近的原子进行网格失配矫正,可以有效减小重构误差、抑制重构伪峰.根据重构信号的功率变化率自适应扩展支撑集长度（群目标个数估值）,减少算法在同一步长的搜索时间.仿真结果表明,相比于SAMP算法和传统的群目标检测算法,本文改进的算法在提升重构效果的同时也能减小距离和速度测量误差.     

基于失配信息子空间失配补偿的话者确认

对于电话手机语音的文本无关说话人确认,语音受到传输信道、话筒等的影响,失配问题尤为显著.为此提出一种GMM-UBM框架下基于失配信息子空间的说话人确认失配补偿方法,该方法利用失配信息子空间和基准信息模型获得训练和测试语音的相对失配信息,此失配信息是失配信息子空间中超矢量的一种线性组合,补偿更为准确,能够根据失配对不同语音类的不同影响,对不同的语音类进行相应的补偿.NIST06数据库上的实验表明,经过失配补偿的系统性能在EER和MinDCF有近50%的提高.     

用于并行调试环境的改进的物理时钟算法

为满足并行调试需要,时钟模型必须既能保证事件之间的逻辑顺序,又能为性能调试提供时间戳。现有的基于事件的物理时钟同步算法在时间戳上可能存在较大误差,为了降低误差,对现有算法进行改进。改进的算法依次对时钟偏移误差最大的局部时钟进行调整,调整的依据是两个节点之间消息的发送和接收具有对等性,调整的时候考虑了该进程和其它所有进程之间的通信传输。模拟结果表明:该算法以较小的时间代价,减少了90%左右的误差。该算法可以解决并行调试环境中的时钟同步问题。     

流水线结构模数转换器电容的误差平均技术

电容误差平均技术是一种本质线性(inherentlylinear)的流水线模数转换电容失配校准技术,但其性能指数(分辨率×速度与功耗×面积之比)并不理想。为了提高性能指数,该文提出了一种改进的电容误差平均技术。该技术利用跨导运算放大器(OTA)的端口交换操作和双采样的误差平均功能来完成OTA失调的抵消,不需要采样相中的OTA单位增益状态,从而一方面加快了建立速度,另一方面使得相邻级可共享OTA,减少了功耗和面积。电路分析和MATLAB软件仿真表明,在两种典型的情况下,改进的方法能将速度提高14%(OTA为开关电容共模反馈)和23%(OTA为非开关电容共模反馈);而且由于OTA可共享,模数转换器(ADC)的功耗可降低近一半。改进的技术更适用于高速高精度及连续工作的应用场合。     

基于时钟同步的单向延时测量方法

针对传统测量单向延时的方法在非对称网络环境下误差较大的情况,提出了一种互联网端到端单向时延测量方法(eliminate queuing delay algorithm,EQD).首先通过基于频率补偿的方法求解排队延时,然后采用消除排队延时的策略提高计算时钟偏差的准确性,从而提高了端到端单向延时的测量精度.在两条不同的链路环境下验证EQD算法,并与GPS测量结果进行对比.实验结果表明,该算法能有效消除网络不对称和网络拥塞的影响,极限误差小于往返链路真实单向延时差值的20%,相对于传统的基于时钟偏差测量单向延时的方法在测量精度上提高了30%.     

适用DC-OFDM超宽带系统的低复杂度同步器设计

提出了一种包括符号同步模块,自动增益控制模块以及对非理想因素的估计补偿模块的同步器.在符号同步模块中,采用相关和阈值搜索的联合判断算法确定前导符的起止位置;在自动增益模块中,采用双闭环的AGC算法来提高调节范围和收敛速度;在非理想因素的估计补偿模块中,针对接收机中出现的载波频偏和IQ失配进行估计补偿.用0.13μm CMOS工艺综合,在相同的工作频率132 MHz下,面积和功耗约为传统方法的50%.     

一种基于rob/stuff机制的OFDM系统抽样时钟同步算法

讨论了抽样时钟偏差对正交频分复用系统（OFDM）系统的影响,提出了一种基于rob/stuff机制的OFDM系统抽样时钟同步算法,与子载波相位偏转补偿模块相结合,可以消除抽样时钟频率偏差造成的OFDM符号子载波相位偏转的影响,同时能够避免符号同步模块对FFT窗口的频繁搜寻造成系统性能的下降。