[发明专利]一种四通道TIADC的非线性失配补偿方法

说明书

本发明将对非线性失配误差的处理扩展到四通道系统，提供了一种四通道TIADC的非线性失配补偿方法，为实现更高速的精确采样提供可能，满足了对模数转换器更高的需求。本发明提供的方法采用适当阶的泰勒级数表征系统各通道的非线性特性，对输入信号采用轻微的过采样获取失配信息，并基于归一化最小均方误差（NLMS）算法对非线性失配误差进行实时的估计，NLMS算法结构简单，相对于基本的LMS算法具有更大的输入动态范围；进而得出TIADC的非线性失配参数，同时利用估计得到的非线性失配参数对非线性失配误差进行重构并校正，从而得到补偿输出。实验测试表明该方法切实可行，收敛速度快，使得4‑TIADCs的性能得到极大的提高。

技术领域

本发明涉及信号采样与处理技术领域，更具体地，涉及一种四通道TIADC的非线性失配补偿方法。

背景技术

随着集成电路技术的不断发展，数字化技术的推广，对模数转换器件ADC的采样速率以及采样精度的要求越来越高，不仅要求数据采集系统有高的采样率，还要有高的采样精度。在实际的运用中，对实时采样速率以及采样精度有极高的依赖性。然而ADC的最大采样速率受限于它的分辨率，分辨率与采样速率之间是一对矛盾体，高采样速率要求较短的转换时间，而高分辨率则要求较长的转换时间。根据目前的IC设计工艺，要实现更高速的采样速率，需要开发一种基于新结构和新方法的ADC模块。现有技术所提供的能够实现超高速采样的系统就是利用时间交织(Time-interleaved)结构的ADC系统。

这种结构的ADC系统可以是利用M片有着相同采样率f_s的单个ADC芯片，采用并行的结构，或者是单芯IC内部集成M个ADC采样模块；每片ADC模块以相隔1/(M*f_s)的时间间隔进行采样，以达到采样率为M*f_s(总采样率f＝M*f_s)的效果。理论上，这种M通道并行交替采样的ADC系统能够使得整个系统的采样率达到单个ADC模块的M倍。但是由于制造工艺本身固有的缺点，不可能使得每一片ADC模块完全一模一样，所以必然会使得各个通道的ADC模块之间存在失配误差，且每片ADC自身带有微分和积分非线性特性，从而严重降低了整个ADC系统的信噪比。

国内外早期基于多通道时间交织ADC系统的失配修正一般是利用对前端电路的修调，通过精心布局的线路来减少失配误差的影响。这种方法的缺点就是随着时间的推移，温度的变化、电器元件的老化会使得电路的修正效果失效。为了克服这种前端修正的方法所存在的缺陷，可以利用后端处理的方法，目前基于多通道时间交织ADC系统的失配误差及其数字后端处理的修正算法是未来发展的关键。

目前，大多数数字后端补偿方法必须针对特定的误差种类如增益误差，时间误差，限制了补偿系统性能的提升。即便是通过通道传递函数把线性滤波器的误差的效果转移为频域响应失配误差，其处理范围仍然把误差限制在线性的范围内。

部分方法处理误差中的非线性部分，但主要针对二通道时间交织模数转换器(2-TIADCs)，本方法通过对四通道时间交织模数转换器(4-TIADCs)进行建模分析，将对非线性误差的处理扩展到四通道系统，既适用于四个独立并行的ADC芯片组成的系统，也适用于单芯IC集成四个ADC模块的系统，为实现更高速的精确采样提供可能，满足了对模数转换器更高的需求。

发明内容

本发明为解决以上现有技术主要针对二通道的时间交织模数转换器进行非线性失配补偿的技术缺陷，提供了一种针对于四通道TIADC的非线性失配补偿方法，该方法采用适当阶的泰勒级数表征系统各通道的非线性失配特性，对输入信号采用轻微的过采样获取失配信息，并基于归一化最小均方误差(NLMS)算法对非线性失配误差进行实时的估计，进而得出TIADC的非线性失配参数，同时利用估计得到的非线性失配参数对非线性失配误差进行重构并校正，从而得到补偿输出。实验测试表明该方法切实可行，收敛速度快，使得4-TIADCs的性能得到极大的提高。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：