模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正的裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-Digital Converter、ADC)技術(shù)領(lǐng)域，更具體 地，特別是涉及一種雙通道時分復(fù)用轉(zhuǎn)換器的增益和時鐘相位誤差估計校正的裝置及其方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在需要極高采樣率和采樣精度（即，現(xiàn)今單一的ADC無法達(dá)到如此之高的 采樣率和精度）的應(yīng)用中，時間交錯模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器（TI ADC)已越來越備受關(guān)注。在使 用M個通道子ADC的TI ADC中，每一個通道子ADC以Fs/M操作，其中Fs為TI ADC的采樣 率。使用多路復(fù)用器（MUX)以Fs組合來自每一個通道子ADC的輸出以產(chǎn)生一以Fs操作的 采樣率轉(zhuǎn)換器。但是由于工藝誤差、溫度、電壓以及環(huán)境擾動等因素影響下，通道間存在增 益以及時鐘相位誤差并且會隨著時間變化，該誤差導(dǎo)致在k ? fs/L±fin(fsS A/D轉(zhuǎn)換器采 樣頻率，fin為輸入信號頻率，L為通道數(shù)，k = 1，2,…，L-1)處出現(xiàn)誤差雜散分量，極大地 降低了時間交錯ADC的性能。
[0003] 現(xiàn)有的誤差估計校正方法為M. Seo等提出的常規(guī)的基于統(tǒng)計方式的方法，其主要 是利用ADC自身的輸入采樣信號對誤差參數(shù)進(jìn)行估計校正，并且校正中不影響ADC自身工 作，只要輸入采樣信號是頻帶受限的廣義平穩(wěn)隨機(jī)信號，且該信號大于一定范圍，就可消除 增益和時鐘相位誤差估計。
[0004] 然而，該誤差估計校正方法存在以下缺點(diǎn)：
[0005] 第一，在誤差校正過程中，估計精度的高低與每次估計使用的有效輸入采樣信號 的樣本點(diǎn)數(shù)量多少成正比，當(dāng)使用的有效輸入采樣信號的樣本點(diǎn)較少時，估計效果不佳，會 造成估計錯誤，從而影響校正效果；
[0006] 第二，單次估計在使用的有效輸入采樣信號的樣本點(diǎn)較多時，增加了單次估計所 使用的時間，降低了實時估計校正的收斂速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計 校正的裝置及其方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)在較高轉(zhuǎn)換精度要求下，使用樣本點(diǎn)較多 時，增加了單次估計所需的時間，導(dǎo)致估計校正收斂速度較慢的問題。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正的裝置，所 述裝置至少包括：
[0009] 雙通道時分復(fù)用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，適用于在參考通道與校正通道分別采用參考時鐘信 號和校正時鐘信號進(jìn)行采樣，生成對應(yīng)的第一路數(shù)字信號與第二路數(shù)字信號；以及
[0010] 自適應(yīng)數(shù)字信號處理器，適用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定校正參數(shù)更新單元初始值以及第一 路數(shù)字信號和第二路數(shù)字信號，計算第二路數(shù)字信號的時鐘相位誤差估計結(jié)果與增益誤差 估計結(jié)果，其中所述校正參數(shù)更新單元初始值包括增益校正參數(shù)初始值與時間校正參數(shù)初 始值；以及還適用于采用梯度下降法，根據(jù)所述時鐘相位誤差估計結(jié)果更新時間校正參數(shù)， 以及根據(jù)所述增益誤差估計結(jié)果更新增益校正參數(shù)。
[0011] 本發(fā)明的目的還在于提供一種應(yīng)用在模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正裝置中的自適應(yīng) 數(shù)字信號處理器，所述自適應(yīng)數(shù)字信號處理器至少包括：
[0012] 增益校正單元，適用于根據(jù)所述增益校正參數(shù)初始值對所述第二路數(shù)字信號進(jìn)行 增益校正，生成第二路校正信號；
[0013] 緩存單元，適用于緩存所述第一路數(shù)字路信號與所述第二路校正信號；
[0014] 分段誤差估計單元，適用于調(diào)用所述第一路數(shù)字路信號與所述第二路校正信號， 采用循環(huán)相關(guān)法進(jìn)行處理，生成初步估計結(jié)果，其中，所述初步估計結(jié)果包括增益誤差初步 估計結(jié)果與時鐘相位誤差初步估計結(jié)果；
[0015] 低通濾波累加單元，適用于接收到對應(yīng)的置位信號時，對所述初步估計結(jié)果進(jìn)行 處理，生成誤差估計結(jié)果；
[0016] 計數(shù)單元，適用于根據(jù)時鐘信號的采樣周期向低通濾波器累加單元和校正參數(shù)更 新單元發(fā)送置位信號，以及向各個單元發(fā)送復(fù)位信號；
[0017] 校正參數(shù)更新單元，適用于接收到對應(yīng)的置位信號時，根據(jù)梯度下降法更新所述 時鐘校正參數(shù)與所述增益校正參數(shù)，并鎖存更新的所述時鐘校正參數(shù)與所述增益校正參 數(shù)。
[0018] 作為上述一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正的裝置的優(yōu)選方案，還包括：
[0019] 延時單元，其包括固定時延單元與數(shù)控模擬延時單元，所述固定時延單元，適用于 在參考通道設(shè)定時延，生成參考時鐘時延量，控制所述第一路數(shù)字信號的時鐘相位；所述數(shù) 控模擬延時單元，適用于根據(jù)時間校正參數(shù)生成控制信號，微調(diào)所述第二路數(shù)字信號的時 鐘相位。
[0020] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正的方法，所述方法包 括：
[0021] 步驟1，預(yù)先設(shè)定校正參數(shù)更新單元初始值，其中，所述校正參數(shù)更新單元初始值 包括時鐘校正參數(shù)初始值與增益校正參數(shù)初始值；
[0022] 步驟2,調(diào)用所述時鐘校正參數(shù)初始值譯碼生成控制信號，根據(jù)所述控制信號微調(diào) 數(shù)控模擬延時單元的時延量，校正第二路數(shù)字信號的采樣時鐘相對于第一路數(shù)字信號的采 樣時鐘的相位誤差；
[0023] 步驟3,根據(jù)所述增益校正參數(shù)初始值對第二路數(shù)字信號進(jìn)行增益校正，生成第二 路校正信號，緩存并耦合所述第一路數(shù)字信號與所述第二路校正信號，生成總體校正信號， 并觸發(fā)計數(shù)單元開始計數(shù)；
[0024] 步驟4,調(diào)用緩存的所述第一路數(shù)字信號與所述第二路校正信號，采用循環(huán)相關(guān)法 進(jìn)行處理，生成初步估計結(jié)果；
[0025] 步驟5,當(dāng)所述計數(shù)單元計數(shù)到預(yù)先設(shè)定值，且所述時鐘信號邊沿時刻到來時，置 位低通濾波器累加單元和校正參數(shù)更新單元的使能端，將所述初步估計結(jié)果生成誤差估計 結(jié)果，以及根據(jù)所述誤差估計結(jié)果更新并鎖存所述時鐘校正參數(shù)與所述增益校正參數(shù)。
[0026] 如上所述，本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正的裝置及其方法，具有以下有益效 果：
[0027] 通過設(shè)置自適應(yīng)信號處理器，校正通道間采樣的時鐘信號和第二路數(shù)字信號，通 過所述第一路數(shù)字信號和第二路校正信號獲取相應(yīng)的時鐘相位誤差估計結(jié)果與增益誤差 估計結(jié)果，鎖存時鐘相位誤差估計結(jié)果、增益誤差估計結(jié)果，并獲取其相應(yīng)的時鐘校正參數(shù) 與增益校正參數(shù)，分別反饋至數(shù)控模擬延時單元與增益校正單元，實現(xiàn)反饋的誤差精確調(diào) 整。當(dāng)TI ADC的模擬輸入信號位于奈奎斯特采樣帶寬內(nèi)時，估計校正過程僅需要利用兩個 通道子ADC正常采樣的輸出信號，不需要額外的在子ADC輸入端或者子ADC電路中額外添 加其他輔助模擬信號，且估計校正過程不依賴于子ADC具體電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)；以及每次估計 所需要使用的有效樣本點(diǎn)數(shù)較少，在實時校正時，降低了對有效信號持續(xù)時間的要求，加快 估計校正收斂的速度；并且在相同的誤差估計精度情況下，使用單次估計方式進(jìn)行誤差估 計的校正時，可大大地減少采樣的樣本點(diǎn)數(shù)，同時，也極大的縮減了誤差估計的校正收斂速 度。
【附圖說明】
[0028] 圖1顯示為本發(fā)明實施例中的一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正的方法流程圖；
[0029] 圖2顯示為本發(fā)明實施例中的一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； [0030]圖3顯示為本發(fā)明實施例中的一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正裝置時鐘信號脈沖 圖；
[0031] 圖4顯示為本發(fā)明實施例中的自適應(yīng)信號處理器中增益校正單元結(jié)構(gòu)框圖；
[0032] 圖5顯示為本發(fā)明實施例中的自適應(yīng)信號處理器中緩存單元結(jié)構(gòu)框圖；
[0033] 圖6顯示為本發(fā)明實施例中的自適應(yīng)信號處理器中分段誤差估計單元與低通濾 波累加單元結(jié)構(gòu)框圖；
[0034] 圖7顯示為本發(fā)明實施例中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正增益誤差校正參數(shù)的收 斂曲線；
[0035] 圖8顯示為本發(fā)明實施例中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正時鐘相位誤差校正參數(shù) 的收斂曲線；
[0036] 圖9顯示為本發(fā)明實施例中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正前的動態(tài)性能對比仿真 圖；
[0037] 圖10顯示為本發(fā)明實施例中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差估計校正后的動態(tài)性能對比仿真 圖；
[0038] 圖11顯示為本發(fā)明實施例中使用常規(guī)的基于統(tǒng)計方式的校正方法校正前的動態(tài)