基于校正方向判定的時間交織ADC用采樣時間失配校正方法技術

基于校正方向判定的時間交織ADC用采樣時間失配校正方法，屬于模數轉換器設計領域。該方法在校正初始階段指定一個校正方向，然后按照當前的校正方向用采樣時間失配的最大校正范圍Dmax來校正采樣時間失配，再根據重新計算后的時間交織ADC各通道采樣時間失配表征量Bi′與未校正前的Bi的符號來判斷當前校正方向是否正確，從而得出正確的初始校正方向進行采樣時間失配校正，之后的每個校正周期通過比較當前周期與上一周期中Bi的符號繼續調整校正方向，校正過程中采用固定步長調節采樣時間失配反饋值。本發明專利技術能夠自動判斷校正方向，而不會限制輸入信號的頻率范圍，并且具有復雜度低，硬件開銷小和易于實現的優點。

【技術實現步驟摘要】
基于校正方向判定的時間交織ADC用采樣時間失配校正方法
本專利技術涉及模數轉換器設計領域，特別是涉及一種基于校正方向判定的用于校正時間交織ADC采樣時間失配的校正方法。
技術介紹
模數轉換器(ADC)廣泛應用于電子通信和儀器儀表領域，它能夠將模擬信號轉換成數字信號，便于我們在數字域利用數字信號處理技術對信號進行各種處理。隨著技術的發展，對ADC的速度要求越來越高，由此一種將多個ADC并行起來分時工作從而提高ADC整體速度的架構應運而生，采用這種架構的ADC也被稱為時間交織ADC。時間交織ADC的工作原理圖如圖1所示，圖中所示的時間交織ADC包含M個子通道ADC，每個子通道ADC都在各自的時鐘控制下交錯工作著，單通道的工作頻率為fs/M，而整個ADC的工作頻率為fs。所以，采用時間交織架構，系統的工作速度相對于單通道而言提高了M倍。理論上，子通道數越多，時間交織ADC的工作速度越快。但是，隨著通道數的增多，時間交織ADC的動態性能會受到一些因素的制約，如：失調失配、增益失配、采樣時間失配、帶寬失配。解決以上失配問題主要分為檢測和校正兩個方面，檢測即采用某種算法表征出失配量，校正即利用表征出的失配量對失配進行修正，最后使失配趨于零。為了解決時間交織ADC中已有的采樣時間失配問題，專利CN103312329A中提出了一種基于相鄰通道間量化值作差的算法來檢測通道間的采樣時間失配量，然后將失配量處理后反饋回時鐘單元補償采樣時鐘失配。該校正方法的采樣時間失配校正環路如圖2所示，圖中以四通道的時間交織ADC為例，子通道ADC的輸出數據yi(i＝1，2，3，4)經過數據處理單元得到各通道采樣時間失配表征量Bi，Bi經過反饋單元得到各通道采樣時間失配的反饋值Ci(Ci為反饋到時鐘單元中用以調節相應通道時鐘延遲的采樣時間失配反饋值)，Ci被反饋到時鐘單元實現采樣時間失配的負反饋調節。然而上述算法在失配檢測階段還存在一定缺陷。在上述算法中，需要通過Bi的符號判斷采樣時間失配的方向從而確定校正的方向，但實際上Bi的符號與輸入信號頻率fin所處的頻率區域和采樣時間失配量ΔT的正負都有關。如圖3所示，即在第一和第三奈奎斯特區，Bi和ΔT成正相關(奇數奈奎斯特區均為正相關，此處為了簡要說明，僅以第一和第三奈奎斯特區為例)，而在第二和第四奈奎斯特區，Bi和ΔT成負相關(偶數奈奎斯特區均為負相關，此處為了簡要說明，僅以第二和第四奈奎斯特區為例)。所以，在不明確具體輸入信號頻率的情況下，上述算法并不能正確的對采樣時間失配進行校正，也即該算法在應用時，必須要明確輸入信號所處的奈奎斯特區。這樣實際上就限制了該校正算法的應用范圍，只能應用在奇數奈奎斯特區或者只能應用在偶數奈奎斯特區，而不能同時應用在全部奈奎斯特區。
技術實現思路
針對現有技術中需要確定具體輸入信號頻率才能對采樣時間失配進行校正的不足之處，本專利技術提出一個在失配檢測階段自動判斷采樣時間失配校正方向的校正方法，去除傳統算法的應用范圍限制。本專利技術解決上述技術問題的所采用的技術方案是：基于校正方向判定的時間交織ADC用采樣時間失配校正方法，包括如下步驟：步驟一：時間交織ADC采樣輸入信號，并將其轉換為數字信號；步驟二：處理步驟一中得到的數字信號獲得時間交織ADC各通道采樣時間失配表征量Bi，其中i為1至M的任意正整數，M表示時間交織ADC的通道總數；步驟三：在校正初始階段，令時間交織ADC第i通道的初始采樣時間失配反饋值C0i′＝C0i+siDmax，其中C0i＝0，Dmax為采樣時間失配反饋值的最大調節范圍，si表示第i通道的校正方向；令si＝1或-1，得到第i通道的初始采樣時間失配反饋值C0i′，將該通道的初始采樣時間失配反饋值C0i′反饋回時間交織ADC的時鐘單元進行校正，此時除該第i通道的其余通道的采樣時間失配反饋值C0j′＝0(j∈(1，M)，j≠i)，重新計算得到時間交織ADC第i通道采樣時間失配表征量Bi′；步驟四：若步驟三重新計算得到的Bi′相對于步驟二得到的Bi的符號不變，說明校正方向錯誤，校正失敗，則對該第i通道的校正方向si取反；若步驟三重新計算得到的Bi′相對于步驟b得到的Bi改變符號，說明校正方向正確，校正成功，則保持該第i通道的校正方向si的值不變；步驟五：重復執行步驟三和步驟四，得到M個通道的初始校正方向s1、s2…sM；步驟六：開始時間交織ADC采樣時間失配校正，每一個校正周期重復步驟一和步驟二得到該第n個校正周期中時間交織ADC各通道的采樣時間失配表征量Bi(n)；第一個校正周期時，該校正周期的M個通道的校正方向s1(1)、s2(1)…sM(1)采用步驟五得到的M個通道的初始校正方向s1、s2…sM進行校正，從第二個校正周期開始，比較該第n個校正周期與第n-1個校正周期的第i通道的采樣時間失配表征量Bi(n)和Bi(n-1)的符號，若Bi(n)和Bi(n-1)的符號相同則該第n個校正周期第i通道的校正方向si(n)的符號不變，若Bi(n)和Bi(n-1)的符號相反則該第n個校正周期第i通道的校正方向si(n)的符號取反，得到經過調整后的該第n個校正周期的M個通道的校正方向s1(n)、s2(n)…sM(n)；步驟七：每個校正周期中，采用固定步長Td調節第n個校正周期中對應時間交織ADC第i個通道的采樣時間失配反饋值Ci(n)，即Ci(n)＝Ci(n-1)+si(n)Td，其中Ci(0)＝0，將采樣時間失配反饋值Ci(n)反饋回時鐘單元，調節對應第n個校正周期中時間交織ADC中第i個通道的時鐘相位，逐步進行校正，從而校正采樣時間失配。具體的，所述步驟二中得到時間交織ADC各通道采樣時間失配表征量Bi的具體步驟為：a.對采集到的時間交織ADC中相鄰通道的數字信號求差，假設采集的為輸入頻率為fin的正弦信號x(t)，產生各通道數字輸出為：Y＝[y1[k],y2[k],…,yM[k]],(k＝1,2,…,P)，其中M為時間交織ADC的通道總數，P表示單通道采樣點數，則對相鄰通道ADC數字輸出求差為：b.對得到的差值Ei[k]的絕對值求和取平均得到Ai，Ai表征為相鄰通道ADC間的采樣時間間隙，c.對所有的Ai求和取平均得到表征為相鄰通道ADC間的標準采樣時間間隙；d.對所有的Ai與作差，得到：Bi為相鄰通道ADC間采樣時間間隙與標準采樣時間間隙的相對誤差，即各通道采樣時間失配表征量。具體的，所述采樣時間失配反饋值的最大調節范圍Dmax為時鐘單元能夠調節的最大時間延遲，時鐘單元的最大調節范圍Dmax大于所要校正的時間交織ADC的采樣時間失配值。具體的，所述固定步長Td為時鐘單元能夠調節的最小時間延遲。本專利技術的有益效果為：能夠自動判斷校正方向，而不會限制輸入信號的頻率范圍，并且具有復雜度低，硬件開銷小和易于實現的優點。附圖說明圖1為時間交織ADC的工作原理圖；圖2為四通道時間交織ADC采樣時間失配校正環路；圖3為未進行方向判定時Bi與fin和ΔT的關系圖；圖4為實施例流程圖；圖5為進行方向判定后的Bi與fin和ΔT的關系圖。具體實施方式下面以雙通道時間交織ADC為例，根據附圖和實施例對本專利技術的具體實施方式進行詳細闡述。顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于校正方向判定的時間交織ADC用采樣時間失配校正方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：時間交織ADC采樣輸入信號，并將其轉換為數字信號；步驟二：處理步驟一中得到的數字信號獲得時間交織ADC各通道采樣時間失配表征量Bi，其中i為1至M的任意正整數，M表示時間交織ADC的通道總數；步驟三：在校正初始階段，令時間交織ADC第i通道的初始采樣時間失配反饋值C0i′＝C0i+siDmax，其中C0i＝0，Dmax為采樣時間失配反饋值的最大調節范圍，si表示第i通道的校正方向；令si＝1或?1，得到第i通道的初始采樣時間失配反饋值C0i′，將該通道的初始采樣時間失配反饋值C0i′反饋回時間交織ADC的時鐘單元進行校正，此時除該第i通道的其余通道的采樣時間失配反饋值C0j′＝0(j∈(1，M)，j≠i)，重新計算得到時間交織ADC第i通道采樣時間失配表征量Bi′；步驟四：若步驟三重新計算得到的Bi′相對于步驟二得到的Bi的符號不變，說明校正方向錯誤，校正失敗，則對該第i通道的校正方向si取反；若步驟三重新計算得到的Bi′相對于步驟b得到的Bi改變符號，說明校正方向正確，校正成功，則保持該第i通道的校正方向si的值不變；步驟五：重復執行步驟三和步驟四，得到M個通道的初始校正方向s1、s2…sM；步驟六：開始時間交織ADC采樣時間失配校正，每一個校正周期重復步驟一和步驟二得到該第n個校正周期中時間交織ADC各通道的采樣時間失配表征量Bi(n)；第一個校正周期時，該校正周期的M個通道的校正方向s1(1)、s2(1)…sM(1)采用步驟五得到的M個通道的初始校正方向s1、s2…sM進行校正，從第二個校正周期開始，比較該第n個校正周期與第n?1個校正周期的第i通道的采樣時間失配表征量Bi(n)和Bi(n?1)的符號，若Bi(n)和Bi(n?1)的符號相同則該第n個校正周期第i通道的校正方向si(n)的符號不變，若Bi(n)和Bi(n?1)的符號相反則該第n個校正周期第i通道的校正方向si(n)的符號取反，得到經過調整后的該第n個校正周期的M個通道的校正方向s1(n)、s2(n)…sM(n)；步驟七：每個校正周期中，采用固定步長Td調節第n個校正周期中對應時間交織ADC第i個通道的采樣時間失配反饋值Ci(n)，即Ci(n)＝Ci(n?1)+si(n)Td，其中Ci(0)＝0，將采樣時間失配反饋值Ci(n)反饋回時鐘單元，調節對應第n個校正周期中時間交織ADC中第i個通道的時鐘相位，逐步進行校正，從而校正采樣時間失配。...

【技術特征摘要】
1.基于校正方向判定的時間交織ADC用采樣時間失配校正方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：時間交織ADC采樣輸入信號，并將其轉換為數字信號；步驟二：處理步驟一中得到的數字信號獲得時間交織ADC各通道采樣時間失配表征量Bi，其中i為1至M的任意正整數，M表示時間交織ADC的通道總數；步驟三：在校正初始階段，令時間交織ADC第i通道的初始采樣時間失配反饋值C0i′＝C0i+siDmax，其中C0i＝0，Dmax為采樣時間失配反饋值的最大調節范圍，si表示第i通道的校正方向；令si＝1或-1，得到第i通道的初始采樣時間失配反饋值C0i′，將該通道的初始采樣時間失配反饋值C0i′反饋回時間交織ADC的時鐘單元進行校正，此時除該第i通道的其余通道的采樣時間失配反饋值C0j′＝0(j∈(1，M)，j≠i)，重新計算得到時間交織ADC第i通道采樣時間失配表征量Bi′；步驟四：若步驟三重新計算得到的Bi′相對于步驟二得到的Bi的符號不變，說明校正方向錯誤，校正失敗，則對該第i通道的校正方向si取反；若步驟三重新計算得到的Bi′相對于步驟b得到的Bi改變符號，說明校正方向正確，校正成功，則保持該第i通道的校正方向si的值不變；步驟五：重復執行步驟三和步驟四，得到M個通道的初始校正方向s1、s2…sM；步驟六：開始時間交織ADC采樣時間失配校正，每一個校正周期重復步驟一和步驟二得到該第n個校正周期中時間交織ADC各通道的采樣時間失配表征量Bi(n)；第一個校正周期時，該校正周期的M個通道的校正方向s1(1)、s2(1)…sM(1)采用步驟五得到的M個通道的初始校正方向s1、s2…sM進行校正，從第二個校正周期開始，比較該第n個校正周期與第n-1個校正周期的第i通道的采樣時間失配表征量Bi(n)和Bi(n-1)的符號，若Bi(n)和Bi(n-1)的符號相同則該第n個校正周期第i通道的校正方向si(n)的符號不變，若Bi(n)和Bi(n-1)的符號相反則該第n個校正周期第i通道的校正方向si(n)的符號取反，得到經過調整后的該第n個校正周期的M個通道的校正方向s1(n)、s2(n)…sM(n)；步...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李靖，王朝馳，李成澤，葉欣，寧寧，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川,51