用于時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的誤差估計方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號采樣技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的誤 差估計方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)的推廣，對模數(shù)轉(zhuǎn)換器件ADC的采樣速 率以及采樣精度的要求越來越高，不僅要求數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有高的采樣率，還要有高的采樣 精度。在實際的運用中，對實時采樣速率以及采樣精度有極高的依賴性。然而ADC的最大采 樣速率受限于它的分辨率，分辨率與采樣速率之間是一對矛盾體，高采樣速率要求較短的 轉(zhuǎn)換時間，而高分辨率則要求較長的轉(zhuǎn)換時間。根據(jù)目前的1C設(shè)計（Integrated Circuit Design，集成電路設(shè)計)工藝，要實現(xiàn)更高速的采樣速率，我們需要探索一種基于新結(jié)構(gòu)和 新方法的ADC。一種實現(xiàn)超高速采樣的重要方法就是利用多通道時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng) TIADC(Time-interleaved Analog-t〇-Digital Converter)。
[0003]如圖1所示，TIADC是利用M片有著相同采樣率fs的單個ADC，采用并行的結(jié)構(gòu)，每片 ADC以相隔l/(M*fs)的時間間隔進行采樣，以達到采樣率為M*fs(總采樣率f=M*f s)的效果。 理論上，這種對于M通道的并行交替采樣的ADC結(jié)構(gòu)能夠使得整個系統(tǒng)采樣率達到單個DAC 的M倍。但是由于制造工藝本身固有的缺點，不可能使得每一片ADC完全一模一樣，所以必然 會使得各個通道ADC之間存在失配誤差，從而嚴重降低了整個ADC系統(tǒng)的信噪比。
[0004] 主要的失配誤差為時間誤差(Time-skew error)、增益誤差(Gain error)和偏置 誤差(offset error)。偏置誤差相當于一個加性的誤差，它會引起頻譜上單個通道采樣率 整數(shù)倍的頻點上出現(xiàn)偽譜線。增益誤差相當于一個乘性的誤差，各個通道之間的增益誤差 可以引起采樣信號的幅度調(diào)制。時間誤差相對于采樣周期來說是一個很小的量，但是它會 導(dǎo)致信號存在較大的雜散分量，它會在頻譜上導(dǎo)致原始信號頻譜在單個通道采樣率的整數(shù) 倍頻點上的一個頻譜偏移。
[0005] 國內(nèi)外早期基于多通道時間交織ADC系統(tǒng)的失配修正一般是利用對前端電路的修 調(diào)，通過精心布局的線路來減少失配誤差的影響。這種方法的缺點就是當隨著時間的推移， 溫度的變化，電器元件的老化會使得電路的修正效果失效。為了克服這種前端修正的方法， 可以利用后端處理的方法。
[0006] 目前基于多通道時間交織ADC系統(tǒng)的失配誤差及其數(shù)字后端處理的修正算法是未 來發(fā)展的關(guān)鍵。國內(nèi)外的研究機構(gòu)針對時間誤差、增益誤差和偏置誤差的修正算法有很多， 但是傳統(tǒng)的修正算法都是時間誤差、增益誤差和偏置誤差分開單獨校正的，即使可以實現(xiàn) 多個誤差的同時校正，也需要輸入多種頻率的測試信號，用數(shù)據(jù)庫的方式記錄誤差，或者需 對系統(tǒng)輸入一個固定頻率的測試信號，這類方法不僅需要額外的存儲空間而且對輸入的測 試信號要求嚴格，所以研究一種同時對三種誤差同時估計，對輸入測試信號限制少的用于 多通道時間交織ADC系統(tǒng)的失配修正方法非常有實際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 基于此，有必要針對上述問題，提供一種用于時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的誤差估計 方法和裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)適配誤差的同時估計并且對測試信號沒有限制。
[0008] 為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0009] -種用于時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的誤差估計方法，包括步驟：
[0010] 在多通道時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中輸入測試信號，獲取輸出的誤差信號；
[0011]將所述誤差信號進行傅里葉變換，獲得傅里葉變換后增益誤差出現(xiàn)的第一頻點和 偏置誤差出現(xiàn)的第二頻點；
[0012] 根據(jù)所述誤差信號的傅里葉變換在第一頻點的值，獲得增益誤差的傅里葉變換； 根據(jù)所述誤差信號的傅里葉變換在第二頻點的值，獲得偏置誤差的傅里葉變換；
[0013] 根據(jù)增益誤差的傅里葉變換和偏置誤差的傅里葉變換，獲得各個子通道的增益誤 差和偏置誤差；
[0014] 根據(jù)原采樣函數(shù)、增益誤差和偏置誤差得到各個子通道的新的采樣函數(shù)；
[0015] 將各個子通道的新的采樣函數(shù)進行傅里葉變換，得到第一函數(shù)；
[0016] 將各個子通道的新的采樣函數(shù)合并后進行傅里葉變換，得到第二函數(shù)；
[0017] 根據(jù)預(yù)設(shè)條件對所述第一函數(shù)和所述第二函數(shù)進行處理；
[0018] 根據(jù)處理后的第一函數(shù)和第二函數(shù)，獲得第一通道中沒有混頻的第三頻點，以及 與第三頻點對應(yīng)的通道；
[0019] 根據(jù)第三頻點和第三頻點對應(yīng)的通道，獲得各個子通道的時間誤差。
[0020] -種用于時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的誤差估計裝置，包括：
[0021] 誤差信號獲取模塊，用于在多通道時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中輸入測試信號，獲取 輸出的誤差信號；
[0022] 頻點確定模塊，用于將所述誤差信號進行傅里葉變換，獲得傅里葉變換后增益誤 差出現(xiàn)的第一頻點和偏置誤差出現(xiàn)的第二頻點；
[0023] 傅里葉變換模塊，用于根據(jù)所述誤差信號的傅里葉變換在第一頻點的值，獲得增 益誤差的傅里葉變換;根據(jù)所述誤差信號的傅里葉變換在第二頻點的值，獲得偏置誤差的 傅里葉變換；
[0024] 增益和偏置誤差確定模塊，用于根據(jù)增益誤差的傅里葉變換和偏置誤差的傅里葉 變換，獲得各個子通道的增益誤差和偏置誤差；
[0025] 采樣函數(shù)更新模塊，用于根據(jù)原采樣函數(shù)、增益誤差和偏置誤差得到各個子通道 的新的采樣函數(shù)；
[0026] 第一函數(shù)確定模塊，用于將各個子通道的新的采樣函數(shù)進行傅里葉變換，得到第 一函數(shù)；
[0027] 第二函數(shù)確定模塊，用于將各個子通道的新的采樣函數(shù)合并后進行傅里葉變換， 得到第二函數(shù)；
[0028]函數(shù)處理模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)條件對所述第一函數(shù)和所述第二函數(shù)進行處理； [0029]頻點和通道確定模塊，用于根據(jù)處理后的第一函數(shù)和第二函數(shù)，獲得第一通道中 沒有混頻的第三頻點，以及與第三頻點對應(yīng)的通道；
[0030] 時間誤差確定模塊，用于根據(jù)第三頻點和第三頻點對應(yīng)的通道，獲得各個子通道 的時間誤差。
[0031] 本發(fā)明用于時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的誤差估計方法和裝置，通過在多通道TIADC 系統(tǒng)中輸入測試信號獲得誤差信號，然后對誤差信號進行傅里葉變換得到其頻譜幅值數(shù) 據(jù)，在時間誤差存在的情況下對各個子通道的增益誤差與偏置誤差進行估計，然后對增益 誤差與偏置誤差進行校正，消除增益誤差和偏置誤差，最后對時間誤差進行估計。本發(fā)明可 以在線同時估計三種失配誤差；當外界的環(huán)境改變時，無需調(diào)整濾波器系統(tǒng)或者重新設(shè)計 硬件電路，只需重新輸入測試信號即可得到三種失配誤差;對輸入信號的頻率沒有限制;估 計的二種失配誤差精度尚。
【附圖說明】
[0032] 圖1為多通道時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明用于時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的誤差估計方法實施例的流程示意圖；
[0034] 圖3為多通道時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為單個通道中三種失配誤差示意圖；
[0036] 圖5為輸入信號與存在三種失配誤差的輸出信號(時域)的示意圖；
[0037] 圖6為輸入信號與存在三種失配誤差的輸出信號(頻域)的示意圖；
[0038] 圖7為本發(fā)明校正增益誤差與偏置誤差后的信號與誤差信號(時域)的示意圖； [0039]圖8為本發(fā)明輸入信號與校正增益誤差與偏置誤差的校正后信號（頻域）的示意 圖；
[0040]圖9為本發(fā)明RMSE(dB)與時間誤差的示意圖；
[0041]圖10為本發(fā)明RMSE(dB)與增益誤差的示意圖；
[0042]圖11為本發(fā)明RMSE(dB)與偏置誤差的示意圖；
[0043] 圖12為本發(fā)明用于時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的誤差估計裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖13為本發(fā)明函數(shù)處理模塊實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖14為本發(fā)明頻點和通道確定模塊實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046] 圖15為本發(fā)明時間誤差確定模塊實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。