超高速并行采樣模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換的研究.pdf

1、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，并且廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、測(cè)試儀器和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。隨著數(shù)字信號(hào)處理器的飛速發(fā)展，ADC成為現(xiàn)代信號(hào)處理的瓶頸。在給定的工藝下，ADC工作的最大采樣速率受限于它的分辨率。利用多片ADC以并行的模式工作是提高最大采樣率的一種重要技術(shù)。因此，為了實(shí)現(xiàn)更高的采樣速率，發(fā)展新的并行ADC結(jié)構(gòu)變得非常重要。本論文的重點(diǎn)是對(duì)各種并行采樣ADC的原理和并行交替型ADC(TIADC)技術(shù)的研究

2、，它們利用兩片或多片ADC以并行的模式工作。TIADC是一種利用相對(duì)低速的電路實(shí)現(xiàn)超高速采樣率的有效方法，然而通道間的失配誤差如偏置誤差、增益誤差和時(shí)間相位誤差嚴(yán)重降低了系統(tǒng)的信噪比(SINAD)。 本論文主要包括三方面的工作。首先，對(duì)各種不同的并行采樣ADC原理進(jìn)行了徹底的研究，它們是理解和設(shè)計(jì)實(shí)際并行采樣ADC系統(tǒng)的核心。并行采樣的結(jié)構(gòu)主要包括模擬分解濾波器組和數(shù)字合成濾波器組。根據(jù)模擬分解濾波器組的不同，分別給出了周期非均

3、勻采樣、多階微分采樣和混合濾波器組采樣。對(duì)于周期非均勻采樣和多階微分采樣，導(dǎo)出了完美重構(gòu)濾波器組的幅頻響應(yīng)，并進(jìn)一步給出了沖激響應(yīng)的解析形式。 其次，給出了并行交替ADC系統(tǒng)通道間失配誤差的詳細(xì)分析和仿真，并進(jìn)一步推導(dǎo)了信納比(SINAD)和無(wú)偽波動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)的公式。并且最重要的是給出了通道間失配誤差的修正方法。為了得到通道間失配誤差的參數(shù)，給出了盲適應(yīng)的估算方法和基于正弦波擬合估算誤差的方法。偏置誤差和增益誤差的消除相

4、對(duì)簡(jiǎn)單，而時(shí)間相位誤差的修正非常困難。為了修正時(shí)間相位誤差，給出了三種不同的修正方法：基于插值的修正方法、基于分?jǐn)?shù)延遲濾波器的修正方法和基于完美重構(gòu)的修正方法。第三種方法是在周期非均勻采樣完美重構(gòu)的基礎(chǔ)上給出的，它從本質(zhì)上解決了時(shí)間相位誤差的修正問(wèn)題。 最后，為了驗(yàn)證數(shù)字后處理修正方法，設(shè)計(jì)了14bit 320Msps并行交替ADC系統(tǒng)，該系統(tǒng)由四片14bit 80Msps的AD6645組成。設(shè)計(jì)并優(yōu)化了85階的重構(gòu)有限沖激響應(yīng)