高精度流水線A-D轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)建模和校準技術(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)用于無線通信,雷達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,嚴重限制了流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器精度的進一步提升,需要借助模擬或者數(shù)字的校準技術(shù),補償偏差對精度的影響。在各類的校準技術(shù)中,數(shù)字

2、域的校準技術(shù)以其電路實現(xiàn)簡單、模擬電路改動小、速度快以及功耗面積小等優(yōu)點,被眾多廠商和研究機構(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)換器模型的第一級采用2.5位結(jié)構(gòu),第二級到第十級是1.5位結(jié)構(gòu),最后一級為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)、運放有限增益以及運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,搭建在前臺和

3、后臺兩種工作模式的數(shù)字校準模型,用于提取系統(tǒng)模型中的誤差信息,通過補償系統(tǒng)輸出偏差提高系統(tǒng)的線性度。
　　在Matlab軟件環(huán)境下,仿真驗證了兩種數(shù)字校準模型的功能,對比了兩種校準工作模式的校準效果及其性能特點。前臺校準模型工作時需要引入一個高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生特定的測試序列,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