流水線ADC諧波失真的數(shù)字后臺校正算法研究.pdf

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電路與模擬電路的接口，在混合集成電路的設(shè)計中起著至關(guān)重要的作用，而流水線結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器因其具有高轉(zhuǎn)換速度和高輸出精度的特點，所以在音視頻處理系統(tǒng)、通信領(lǐng)域以及信號檢測等多個領(lǐng)域都得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。然而在實際應(yīng)用中，由于存在比較器的電壓失調(diào)，電容元件失配，外部環(huán)境和溫度的影響以及運放的有限增益等諸多非理想因素的影響，使得ADC產(chǎn)生不可忽視的誤差，這不僅限制了轉(zhuǎn)換精度而且很可能會導(dǎo)致錯誤的轉(zhuǎn)換結(jié)果。因此，高效的校正技術(shù)

2、是流水線ADC設(shè)計中必不可少的一部分。流水線ADC對于余量放大器引起的誤差特別敏感，尤其是在流水線的前幾級。而且，在實際應(yīng)用中余量放大器的誤差會導(dǎo)致功耗的大幅增加，因而在高精度的流水線ADC中余量放大器的功耗在整個ADC功耗中占據(jù)主導(dǎo)地位，所以對于余量放大器的誤差校正成為了高性能流水線ADC設(shè)計中必須考慮的問題。
　　本文首先討論了在流水線ADC中余量放大器引起的諧波失真效應(yīng)，然后結(jié)合流水線ADC的工作原理采用了系統(tǒng)級的數(shù)字后臺校

3、正技術(shù)并從算法級驗證了校正原理的正確性。在以前的論文中只有簡略說明和最終結(jié)果，但是在算法層次對余量放大器的諧波失真進行詳細(xì)且深入分析、推導(dǎo)以及建模是必要而且極其重要的，因為這是數(shù)字后臺校正模型能夠正確建立的關(guān)鍵的理論基礎(chǔ)。為了消除余量放大器引入的諧波失真誤差，應(yīng)用數(shù)字后臺諧波失真校正（HDC，Harmonic Distortion Calibration）算法，其主要原理是通過給信號通路中注入一組與輸入無關(guān)的偽隨機序列，利用該偽隨機序列

4、在后臺測量諧波失真誤差并控制校正信號，在數(shù)字輸出中對諧波失真進行消除。本文先針對單階誤差的情況，對校正原理做了詳細(xì)分析與推導(dǎo)，從理論上證明了算法的可實現(xiàn)性。然后又考慮了多階誤差的情況，由于多階誤差同時存在時高階會對低階系數(shù)產(chǎn)生影響，因此需要對誤差系數(shù)做相應(yīng)的修正。根據(jù)算法在MATLAB SIMULINK中對數(shù)字后臺HDC技術(shù)進行行為級的建模，完善了校正模型并通過仿真證明了校正技術(shù)的有效性。仿真結(jié)果顯示采樣頻率為100MHZ下，在采用了H