高精度流水線A-D轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)建模和校準(zhǔn)技術(shù).pdf

1、相較于其它結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,流水線結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的采樣速率和轉(zhuǎn)換精度。通常其采樣速率介于幾十兆到幾百兆之間,轉(zhuǎn)換精度可達(dá)10位左右。流水線結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信,雷達(dá)遙感以及高精度圖像處理等需要高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換接口的信號(hào)處理系統(tǒng)中。特定采樣率和功耗約束下,由于電路結(jié)構(gòu)以及制造工藝上不可避免的偏差,嚴(yán)重限制了流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器精度的進(jìn)一步提升,需要借助模擬或者數(shù)字的校準(zhǔn)技術(shù),補(bǔ)償偏差對(duì)精度的影響。在各類的校準(zhǔn)技術(shù)中,數(shù)字

2、域的校準(zhǔn)技術(shù)以其電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、模擬電路改動(dòng)小、速度快以及功耗面積小等優(yōu)點(diǎn),被眾多廠商和研究機(jī)構(gòu)采用。
　　本論文完成了13位流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器和相應(yīng)數(shù)字校準(zhǔn)模塊的系統(tǒng)建模。其中流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器模型的第一級(jí)采用2.5位結(jié)構(gòu),第二級(jí)到第十級(jí)是1.5位結(jié)構(gòu),最后一級(jí)為2位的Flash結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)模型考慮的主要誤差源包括電容失配、比較器失調(diào)、運(yùn)放有限增益以及運(yùn)放非線性傳輸特性等。根據(jù)所建立的系統(tǒng)模型,基于最小均方根逼近算法,搭建在前臺(tái)和

3、后臺(tái)兩種工作模式的數(shù)字校準(zhǔn)模型,用于提取系統(tǒng)模型中的誤差信息,通過補(bǔ)償系統(tǒng)輸出偏差提高系統(tǒng)的線性度。
　　在Matlab軟件環(huán)境下,仿真驗(yàn)證了兩種數(shù)字校準(zhǔn)模型的功能,對(duì)比了兩種校準(zhǔn)工作模式的校準(zhǔn)效果及其性能特點(diǎn)。前臺(tái)校準(zhǔn)模型工作時(shí)需要引入一個(gè)高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生特定的測(cè)試序列,并且中斷模數(shù)轉(zhuǎn)換器的正常工作。其仿真結(jié)果顯示SFDR、SNDR和ENOB分別從47.3dB、43.2dB和6.9位提高到76.7dB、70.1dB和11.2