一种适用于流水线ADC的误差校准方法与流程

本发明涉及数字模拟，更具体的说是涉及一种适用于流水线adc的误差校准方法。

背景技术：

1、模数转换器(adc)用于将模拟信号转换成数字信号，广泛运用于无线通信、高端测试设备、图像语音处理等领域。随着先进工艺和设计技术的发展，以及应用场景的扩展，对高速度、高精度adc的需求日益显著。流水线adc在速度和精度之间能够达到较好的折中，因而对于超高速高精度adc一般采用流水线，或流水线-时间交织架构。图1给出了通道内的子pipelined adc的框图。其基本原理是将高分辨率的模数转换压力，分摊到每个流水级。通过每个流水级依次解析少量位数，多级流水级连续工作实现高分辨率的模数转换，其中最高有效位由流水线中第一级解析，而最低有效位由流水线中最后一级解析。

2、pipelined adc通过每个流水级对输入模拟信号进行串行处理，因此可以实现高吞吐率的快速转换。但是，这种架构的缺点是必须在每级流水级进行精确的模拟信号处理，以在后续流水级保证信号不失真。

3、对于高速高精度pipelined adc，级间增益误差会严重影响整体adc的线性度。因此，对其进行相应的校准是非常有必要的。pipelinedadc的级间增益既受到电容失配误差的影响，同时又受到运放的有限开环增益的影响。由于电容失配是由工艺等非理想因素造成的，因此是固定误差。对于电容失配造成的级间增益的变化，采用和电容失配校准类似的前台校准即可实现相应的误差提取和校准。但是运放的有限开环增益会受到adc工作时温度和电压变化的影响，从而影响级间增益。因此，对于运放的有限开环增益造成的级间增益误差，需要采用后台校准，进行误差的实时提取和校正。同时，随着adc速度精度的不断提高，记忆效应对adc的影响也越来越明显，对流水线adc进行记忆效应的校准也进入了研究人员的视线。

4、因此，如何提供一种适用于流水线adc的误差校准方法，其可以校准级间增益误差、记忆效应误差是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种适用于流水线adc的误差校准方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种适用于流水线adc的误差校准方法，包括以下步骤：

4、获取上一拍伪随机噪声序列dpn[n-1]；其中，每一级流水级的子dac的输入均添加有伪随机噪声；

5、基于所述上一拍伪随机噪声序列dpn[n-1]计算获得本拍级间增益误差系数e[n]；

6、基于所述本拍级间增益误差系数e[n]和本拍后级流水级转换得到的数字输出db[n]实现级间增益误差校准。

7、优选的，上述误差校准方法还包括以下步骤：

8、获取上上一拍伪随机噪声序列dpn[n-2]；

9、基于所述上上一拍伪随机噪声序列dpn[n-2]计算获得本拍记忆效应误差系数cm[n]；

10、基于所述本拍记忆效应误差系数cm[n]和所述本拍后级流水级转换得到的数字输出db[n]实现记忆效应误差校准。

11、优选的，将上一拍经过校准后的后级流水级数字输出db_cal[n-1]与所述上一拍伪随机噪声序列dpn[n-1]输入至相关器进行相关运算，获得所述本拍级间增益误差系数e[n]。

12、优选的，采用以下公式计算获得所述本拍级间增益误差系数e[n]：

13、e[n]＝e[n-1]+dpn[n-1]×db_cal[n-1]；

14、其中，e[n-1]表示上一拍级间增益误差系数；dpn[n-1]表示上一拍伪随机噪声序列dpn[n-1]；db_cal[n-1]表示上一拍经过级间增益误差校准后的后级流水级数字输出。

15、优选的，基于以下公式实现级间增益校准：

16、db_cal[n]＝db[n]×(1-e[n]/gideal)+dpn[n]；

17、dpn[n]＝dpn[n]*wpn；

18、其中，db_cal[n]表示本拍经过级间增益误差校准后的后级流水级数字输出；e[n]表示所述本拍级间增益误差系数；gideal表示理想的级间增益系数；dpn[n]表示本拍伪随机噪声序列；wpn表示本拍伪随机噪声序列dpn[n]的权重。

19、优选的，将上一拍后级流水级数字输出dr[n-1]与上上一拍伪随机噪声序列dpn[n-2]输入至相关器进行相关运算，获得所述本拍记忆效应误差系数cm[n]。

20、优选的，所述上一拍后级流水级数字输出dr[n-1]的计算公式为：

21、dr[n-1]＝db[n-1]-dpn[n-1]*cm[n-1]；

22、其中，db[n-1]表示上一拍后级流水级转换得到的数字输出；dpn[n-1]表示上一拍伪随机噪声序列；cm[n-1]表示上一拍记忆效应误差系数。

23、优选的，基于以下公式计算获得所述本拍记忆效应误差系数cm[n]：

24、cm[n]＝cm[n-1]+dpn[n-2]*dr[n-1]；

25、dr[n-1]＝db[n-1]-dpn[n-1]*cm[n-1]；

26、其中，cm[n-1]表示上一拍记忆效应误差系数；dpn[n-2]表示上上一拍伪随机噪声序列；dr[n-1]表示上一拍后级流水级数字输出；db[n-1]表示上一拍后级流水级转换得到的数字输出；dpn[n-1]表示上一拍伪随机噪声序列。

27、优选的，基于以下公式实现记忆效应误差校准：

28、db_cal[n]＝db[n]+dpn[n]+dpn[n]×cm[n]+α×cm[n]×di[n-1]；

29、dpn[n]＝dpn[n]*wpn

30、其中，db[n]表示本拍后级流水级转换得到的数字输出；dpn[n]表示本拍伪随机噪声序列；wpn表示本拍伪随机噪声序列dpn[n]的权重；cm[n]表示本拍记忆效应误差系数；α表示采样电容记忆效应误差等效系数；di[n-1]表示上一拍本级流水级转换得到的数字码。

31、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述适用于流水线adc的误差校准方法。

32、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种适用于流水线adc的误差校准方法，其可以获得以下有益技术效果：

33、1)本发明可以在实现较好的级间增益校准的同时，无需对电路本身做过多改动，即可在数字域实现较好的记忆效应校准。

34、2)本发明可以对流水线adc的频谱杂散起到较好的打散作用，改善其整体的无杂散动态范围。

35、3)本发明不需要连续乘法，硬件开销小。

技术特征：

1.一种适用于流水线adc的误差校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种适用于流水线adc的误差校准方法，其特征在于，还包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种适用于流水线adc的误差校准方法，其特征在于，将上一拍经过校准后的后级流水级数字输出db_cal[n-1]与所述上一拍伪随机噪声序列dpn[n-1]输入至相关器进行相关运算，获得所述本拍级间增益误差系数e[n]。

4.根据权利要求1所述的一种适用于流水线adc的误差校准方法，其特征在于，采用以下公式计算获得所述本拍级间增益误差系数e[n]：

5.根据权利要求3或4所述的一种适用于流水线adc的误差校准方法，其特征在于，基于以下公式实现级间增益校准：

6.根据权利要求2所述的一种适用于流水线adc的误差校准方法，其特征在于，将上一拍后级流水级数字输出dr[n-1]与上上一拍伪随机噪声序列dpn[n-2]输入至相关器进行相关运算，获得所述本拍记忆效应误差系数cm[n]。

7.根据权利要求6所述的一种适用于流水线adc的误差校准方法，其特征在于，所述上一拍后级流水级数字输出dr[n-1]的计算公式为：

8.根据权利要求2所述的一种适用于流水线adc的误差校准方法，其特征在于，基于以下公式计算获得所述本拍记忆效应误差系数cm[n]：

9.根据权利要求6-7任意一项所述的一种适用于流水线adc的误差校准方法，其特征在于，基于以下公式实现记忆效应误差校准：

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9任一项所述的适用于流水线adc的误差校准方法。

技术总结本发明公开了一种适用于流水线ADC的误差校准方法，属于数字模拟技术领域，包括以下步骤：获取上一拍伪随机噪声序列d<subgt;PN</subgt;[n‑1]；其中，每一级流水级的子DAC的输入均添加有伪随机噪声；基于所述上一拍伪随机噪声序列d<subgt;PN</subgt;[n‑1]计算获得本拍级间增益误差系数e[n]；基于所述本拍级间增益误差系数e[n]和本拍后级流水级转换得到的数字输出D<subgt;B</subgt;[n]实现级间增益误差校准。获取上上一拍伪随机噪声序列d<subgt;PN</subgt;[n‑2]；基于所述上上一拍伪随机噪声序列d<subgt;PN</subgt;[n‑2]计算获得本拍记忆效应误差系数C<subgt;M</subgt;[n]；基于所述本拍记忆效应误差系数C<subgt;M</subgt;[n]和所述本拍后级流水级转换得到的数字输出D<subgt;B</subgt;[n]实现记忆效应误差校准。本发明可以在实现较好的级间增益校准的同时，无需对电路本身做过多改动，即可在数字域实现较好的记忆效应校准。技术研发人员：杨皖宁,刘庆一受保护的技术使用者：大唐半导体科技有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6