多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（adc）中通道不平衡的補償?shù)闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明涉及多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）中通道不平衡的補償。披露了各種多通道ADC，所述多通道ADC充分補償源自各種損傷的存在于各種信號內(nèi)的損傷，例如為相位偏移、振幅偏移和/或DC偏移，從而使得它們各自的數(shù)字輸出樣本準確地表示它們各自的模擬輸入。通常，各種多通道ADC確定各種統(tǒng)計關(guān)系，例如這些各種信號和各種已知校準信號之間各種相關(guān)性，從而量化可存在于各種信號內(nèi)的相位偏移、振幅偏移和/或DC偏移。各種多通道ADC調(diào)整各種信號，從而基于這些各種統(tǒng)計關(guān)系，充分補償相位偏移、振幅偏移和/或DC偏移，從而使得它們各自的數(shù)字輸出樣本準確地表示它們各自的模擬輸入。
【專利說明】多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)中通道不平衡的補償
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請要求2012年6月27日提交的美國專利申請61/664，858以及2012年7月19日提交的美國專利申請13/553,017的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，并更具體地，涉及多通道(mult1-lane)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的多通道中的各種損傷的補償。
【背景技術(shù)】
[0004]數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器經(jīng)常用于混合的信號電子系統(tǒng)。混合的信號電子系統(tǒng)包括模擬信號域和數(shù)字信號域兩種。模擬信號域主要對模擬信號進行操作，而數(shù)字信號域主要對數(shù)字信號進行操作。需要一種將信號從一個域，諸如模擬信號域，傳送至另一個域，諸如數(shù)字信號域的機構(gòu)。通常，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)用于將來自模擬信號域的模擬信號轉(zhuǎn)換為用于數(shù)字信號域的數(shù)字信號。
[0005]傳統(tǒng)的多通道ADC利用采樣時鐘的多個相位，在不同時間情況下對模擬信號進行采樣，將這些樣本從模擬信號域轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號域，并將這些數(shù)字樣本進行重新組合以生成數(shù)字信號。通常，傳統(tǒng)的多通道ADC包括多個ADC，也稱為多通道，從而對模擬信號進行采樣并將其從模擬信號域轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號域。多個ADC共同采樣在時間上錯開的模擬信號，其每個在低于模擬信號的奈奎斯特(Nyquist frequency)頻率的速率下,但總體在等于或超過奈奎斯特頻率的速率下。
[0006]然而，傳統(tǒng)的多通道ADC內(nèi)的損傷可導(dǎo)致傳統(tǒng)多通道各種信號內(nèi)的損傷，例如，振幅偏移、直流(DC)偏移和/或相位偏移，其可導(dǎo)致數(shù)字信號不再準確地表示模擬信號。例如，所述損傷可源自采樣時鐘多個相位之間的未知偏移、傳統(tǒng)多通道ADC的多通道中的各種通道內(nèi)的線性不完整性、各種通道之間的DC偏移和/或各種通道之間的振幅偏移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，被配置為將模擬輸入從模擬信號域轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號域以提供數(shù)字輸出樣本，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括:多個ADC，被配置為將模擬輸入從所述模擬信號域轉(zhuǎn)換至所述數(shù)字信號域，以提供多個數(shù)字輸出段，所述多個ADC被配置為使用采樣時鐘的多個相位中的對應(yīng)相位對所述模擬輸入進行采樣，所述多個相位彼此偏移；開關(guān)模塊，被配置為交錯(interleave)所述多個數(shù)字輸出段，以提供所述數(shù)字輸出樣本；以及損傷檢測模塊，被配置為確定所述多個數(shù)字輸出段和校準信號之間的統(tǒng)計關(guān)系，以量化所述多個ADC內(nèi)的損傷。
[0008]其中，所述統(tǒng)計關(guān)系為所述多個數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的相關(guān)性。
[0009]其中，所述損傷包括選自由以下構(gòu)成的組中的至少一個:所述多個相位的所述相位中的至少一個和所述校準信號之間相位偏移；所述數(shù)字輸出段中的至少第一數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的振幅偏移；以及所述數(shù)字輸出段中的至少第二數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的直流(DC)偏移。
[0010]其中，所述校準信號為具有已知頻率的正弦信號。
[0011]其中，所述損傷檢測模塊進一步被配置為基于所述統(tǒng)計關(guān)系提供多個損傷校正信號，并進一步包括:相位調(diào)整模塊，被配置為基于所述多個損傷校正信號的對應(yīng)的第一損傷校正信號，調(diào)整所述多個相位中的至少一個的相位；以及增益/偏移調(diào)整模塊，被配置為基于所述多個損傷校正信號的對應(yīng)的第二損傷校正信號，調(diào)整所述多個數(shù)字輸出段中的至少一個的振幅和直流偏移(DC)。
[0012]其中，所述損傷檢測模塊進一步被配置為基于所述統(tǒng)計關(guān)系提供多個損傷校正信號，并進一步包括:系數(shù)發(fā)生器模塊，被配置為基于所述多個損傷校正信號，提供多組校正系數(shù)；以及多個抽頭延遲線模塊，被耦接至所述多個ADC，被配置為通過使用所述多組校正系數(shù)加權(quán)它們各自的抽頭，來補償所述多個數(shù)字輸出段內(nèi)的所述損傷，以提供多個補償?shù)臄?shù)字輸出段，其中，所述開關(guān)模塊進一步被配置為交錯所述多個補償?shù)臄?shù)字輸出段，以提供所述數(shù)字輸出樣本。
[0013]其中，所述系數(shù)發(fā)生器模塊進一步被配置為使用自適應(yīng)算法更新所述多組校正系數(shù)，所述自適應(yīng)算法產(chǎn)生最小化所述多個數(shù)字輸出段和所述校準信號之間誤差的結(jié)果。
[0014]其中，所述損傷檢測模塊進一步被配置為將所述多個數(shù)字輸出段中的一個指定為參考通道，并被配置為將其它數(shù)字輸出段的所述統(tǒng)計關(guān)系與所述參考通道的所述統(tǒng)計關(guān)系進行比較，以量化相對于所述參考通道的所述其它數(shù)字輸出段的所述損傷。
[0015]其中，所述統(tǒng)計關(guān)系為所述多個數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的相關(guān)性。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，被配置為將模擬輸入從模擬信號域轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號域，以提供數(shù)字輸出樣本，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括:多個ADC，被配置為將所述模擬輸入從所述模擬信號域轉(zhuǎn)換至所述數(shù)字信號域，以提供多個數(shù)字輸出段，所述多個ADC被配置為使用采樣時鐘的多個相位中的對應(yīng)的相位對所述模擬輸入進行采樣，所述多個相位彼此偏移；系數(shù)發(fā)生器模塊，被配置為基于所述多個數(shù)字輸出段和校準信號之間的統(tǒng)計關(guān)系來提供多組校正系數(shù)；以及多個抽頭延遲線模塊，耦接至所述多個ADC，被配置為通過使用所述多組校正系數(shù)加權(quán)它們各自的抽頭，以補償所述多個數(shù)字輸出段內(nèi)的損傷，從而提供多個補償?shù)臄?shù)字輸出段，開關(guān)模塊，被配置為交錯所述多個補償?shù)臄?shù)字輸出段，以提供所述數(shù)字輸出樣本。
[0017]其中，所述統(tǒng)計關(guān)系為所述多個數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的相關(guān)性。
[0018]所述多通道ADC進一步包括:損傷檢測模塊，被配置為確定所述多個數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的統(tǒng)計關(guān)系，以量化所述多個數(shù)字輸出段內(nèi)的所述損傷。
[0019]其中，所述損傷檢測模塊進一步被配置為將所述多個數(shù)字輸出段中的一個指定為參考通道，并被配置為將其它數(shù)字輸出段的所述統(tǒng)計關(guān)系與所述參考通道的所述統(tǒng)計關(guān)系進行比較，以量化相對于所述參考通道的其它數(shù)字輸出段的所述損傷。
[0020]其中，所述統(tǒng)計關(guān)系為所述多個數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的相關(guān)性。
[0021]其中，所述損傷包括選自由以下組成的組中的至少一個:所述多個相位的所述相位中的至少一個和所述校準信號之間的相位偏移；以及所述數(shù)字輸出段中的至少第一數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的振幅偏移。[0022]所述多通道ADC進一步包括:偏移檢測模塊，被配置為確定所述多個數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的直流(DC)偏移，以提供多個DC偏移信號；以及多個組合模塊，被配置為將所述多個數(shù)字輸出段和所述多個DC偏移信號進行組合，以提供多個偏移校正的輸出段，其中，所述多個抽頭延遲線模塊進一步被配置為補償所述多個偏移校正的輸出內(nèi)的損傷。
[0023]其中，所述多個抽頭延遲線模塊被實施為多個自適應(yīng)均衡器的一部分，所述多個自適應(yīng)均衡器被配置為通過使用所述多組校正系數(shù)調(diào)整它們的脈沖響應(yīng)來補償所述多個數(shù)字輸出段內(nèi)的損傷。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，被配置為將模擬輸入從模擬信號域轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號域，以提供數(shù)字輸出樣本，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括:多個ADC，被配置將所述模擬輸入從所述模擬信號域轉(zhuǎn)換至所述數(shù)字信號域，以提供多個數(shù)字輸出段，所述多個ADC被配置為使用采樣時鐘的多個相位中的對應(yīng)相位以對所述模擬輸入進行采樣，所述多個相位彼此偏移；損傷檢測模塊，被配置為確定所述多個數(shù)字輸出段和校準信號之間的統(tǒng)計關(guān)系，以量化所述多個數(shù)字輸出段內(nèi)的損傷；多個相位調(diào)整模塊，被配置為基于所述統(tǒng)計關(guān)系調(diào)整所述多個相位中的相位，從而補償所述多個數(shù)字輸出段內(nèi)的所述損傷；多個增益/偏移調(diào)整模塊，被耦接至所述多個ADC，被配置為基于所述統(tǒng)計關(guān)系，調(diào)整所述多個數(shù)字輸出段的振幅和直流偏移(DC)，以提供多個補償?shù)臄?shù)字輸出段；以及開關(guān)模塊，被配置為交錯所述多個補償數(shù)字輸出段，以提供所述數(shù)字輸出樣本。
[0025]其中，所述統(tǒng)計關(guān)系為所述多個數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的相關(guān)性。
[0026]其中，所述損傷檢測模塊進一步被配置為將所述多個數(shù)字輸出段中的一個指定為參考通道，并被配置為將其它數(shù)字輸出段的所述統(tǒng)計關(guān)系與所述參考通道的所述統(tǒng)計關(guān)系進行比較，以量化相對于所述參考通道的其它數(shù)字輸出段的所述損傷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]本公開的實施方式參考附圖進行描述。附圖中，同樣的參考標號標示相同或功能類似的元件。此外，參考標號最左邊的數(shù)字識別其中參考標號首次出現(xiàn)的附圖。
[0028]圖1示出了傳統(tǒng)多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的框圖；
[0029]圖2A示出了用在傳統(tǒng)的多信道ADC中的采樣時鐘的傳統(tǒng)多個最佳相位；
[0030]圖2B示出了使用采樣時鐘的傳統(tǒng)多個最佳相位，通過傳統(tǒng)多通道ADC進行的模擬輸入的米樣；
[0031]圖3A圖示了可以用在傳統(tǒng)的多通道ADC中的采樣時鐘的傳統(tǒng)多個非最佳相位；
[0032]圖3B示出了使用采樣時鐘的傳統(tǒng)多個非最佳相位，通過傳統(tǒng)多通道ADC進行的模擬輸入的米樣；
[0033]圖4示出了根據(jù)本公開示例性實施方式的多通道ADC的框圖；
[0034]圖5示出了可用于根據(jù)本公開示例性實施方式的多通道ADC的示例性損傷檢測模塊的框圖；
[0035]圖6示出了根據(jù)本公開示例性實施方式的可用于損傷檢測模塊的示例性音調(diào)相關(guān)器(tone correlator)的框圖；以及
[0036]圖7示出了根據(jù)本公開示例性實施方式的第二多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的框圖。
[0037]本公開將參考附圖進行描述。附圖中，同樣的參考標號通常標示相同或功能類似的元件和/或結(jié)構(gòu)類似的元件。其中元件第一次出現(xiàn)的附圖通過參考標號最左邊的數(shù)字指
/Jn ο
【具體實施方式】
[0038]下面的詳細描述參照附圖來示出與本公開符合的示例性實施方式。詳細描述中參照“一個示例性實施方式”、“示例性實施方式”、“示例的示例性實施方式”等標示描述的示例性實施方式可包括具體特征、結(jié)構(gòu)或特性，但每個示例性實施方式可不必包括具體特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，這樣的短語沒必要指相同的示例性實施方式。此外，當結(jié)合示例性實施方式描述具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性時，其在相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)，從而結(jié)合其它示例性實施方式影響這類特征、結(jié)構(gòu)或特征，無論其是否明確描述。
[0039]這里描述的示例性實施方式用于說明目的，而不是限制性的。其它示例性實施方式是可能的，且在本公開精神和保護范圍內(nèi)可以對示例性實施方式做出修改。因此，詳細描述并不意味著限制本公開。而是發(fā)明的保護范圍僅根據(jù)下面的權(quán)利要求及其等同替換來限定。
[0040]本公開的實施方式可在硬件、固件、軟件，或任何其中的組合中實施。本公開的實施方式也可實施為存儲在機器可讀介質(zhì)上的指令，其可由一個或多個處理器讀取和執(zhí)行。機器可讀介質(zhì)可包括以機器(例如計算裝置)可讀形式存儲或傳輸信息的任何機制。例如，機器可讀介質(zhì)可包括只讀存儲器(ROM);隨機存取存儲器(RAM);磁盤存儲介質(zhì)；光學(xué)存儲介質(zhì)；閃存裝置；電、光、聲或傳播信號的其它形式(例如載波、紅外信號、數(shù)字信號等)以及其它。此外，固件、軟件、程序、指令可在這里描述為執(zhí)行某些動作。然而，應(yīng)該理解，這樣的描述僅是為了方便，且這樣的動作實際上源自計算裝置、處理器、控制器或執(zhí)行固件、軟件、程序、指令等的其它裝置。
[0041]示例性實施方式的以下詳細說明將充分披露本公開的一般性質(zhì)，從而使得其他人通過應(yīng)用本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識，在不背離本公開精神和保護范圍情況下，很容易地修改和/或適應(yīng)如示例性實施方式的各種應(yīng)用，而無需過度的實驗。因此，這樣的適應(yīng)和修改旨在基于這里藐視的教導(dǎo)和指導(dǎo)，而處在示例性實施方式的含義及其多個等同替換之內(nèi)。應(yīng)該理解，這里的措辭或術(shù)語是為了描述而不是限制，從而使得本說明書中的術(shù)語或措辭根據(jù)本文的教導(dǎo)由相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員解釋。
[0042]為了討論的目的，術(shù)語“模塊”應(yīng)該理解為包括軟件、固件和硬件中至少一個(如電路、微芯片或裝置中的一個或多個，或它們的任何組合)，及它們的任何組合。此外，應(yīng)該理解的是，每個模塊可包括實際裝置內(nèi)的一個或多于一個的組件，且形成上述模塊一部分的每個組件可協(xié)作或獨立于形成模塊一部分的任何其它組件而作用。相反地，這里描述的多個模塊可表示實際裝置內(nèi)的單一組件。此外，模塊內(nèi)的組件可以在單一裝置中，或以有線或無線方式分布在多個裝置之間。
[0043]傳統(tǒng)的多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)
[0044]圖1示出了傳統(tǒng)多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的框圖。傳統(tǒng)多通道ADC100將模擬輸入150從第一信號域(例如，模擬信號域)轉(zhuǎn)換到第二信號域(例如，數(shù)字信號域)。傳統(tǒng)多通道ADClOO利用采樣時鐘的多個相位，從而在不同時間情況下對模擬輸入150進行采樣，將這些樣本從模擬信號域轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號域，并重新組合這些數(shù)字樣本，從而產(chǎn)生數(shù)字輸出樣本154。傳統(tǒng)多通道ADC100包括ADC102.1至102.1和開關(guān)模塊104。
[0045]開關(guān)模塊104組合或交錯數(shù)字輸出段152.1至152.1，從而產(chǎn)生數(shù)字輸出樣本154。在通過ADC102.1進行模擬信號域到數(shù)字信號域轉(zhuǎn)換之后，開關(guān)模塊104提供數(shù)字輸出段152.1作為數(shù)字輸出樣本154的第一樣本。此后在通過ADC102.2進行從模擬信號域到數(shù)字信號域的轉(zhuǎn)換之后，開關(guān)模塊104提供數(shù)字輸出段152.2作為數(shù)字輸出樣本154的第二樣本。在通過ADC102.1進行模擬信號域到數(shù)字信號域的轉(zhuǎn)換之后，開關(guān)模塊104提供數(shù)字輸出段152.1作為數(shù)字輸出樣本154的樣本。
[0046]通常，ADC102.1至102.1響應(yīng)于采樣時鐘的多個相位Φ丨至Φ i;將模擬輸入150從模擬信號域轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號域，從而提供數(shù)字輸出段152.1至152.1。具體地，ADC102.1至102.1使用采樣時鐘的多個相位Ct1至Cti，在各最佳采樣點對模擬輸入150進行采樣。例如，當它們對應(yīng)的采樣時鐘的多個相位$:至Φ?被表征為處于邏輯狀態(tài)時，ADC102.1至102.1對模擬輸入150進行采樣。通常，ADC102.1至102.1共同采樣在時間上錯開的模擬輸入150，其每個在低于模擬輸入150奈奎斯特頻率的速率下，但總體在等于或超過奈奎斯特頻率的速率下。ADC102.1至102.1將模擬輸入150的該采樣表示從模擬信號域轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號域，從而提供數(shù)字輸出段152.1至152.1。
[0047]采樣時鐘的最佳相位
[0048]圖2A示出了可以用在傳統(tǒng)的多通道ADC中的采樣時鐘的傳統(tǒng)多個最佳相位。理想地，如圖2A示出，采樣時鐘的多個相位(^至Cti被表征為具有類似的頻率，但是彼此相位偏移。例如,采樣時鐘的多個相位小1至Φ?中每個的 頻率由下式給出:
[0049](I)

I
[0050]其中，fmQ表示模擬輸入150的奈奎斯特頻率，而i表示傳統(tǒng)多通道ADC的通道數(shù)量，即ADC102.1至102.1的數(shù)量。采樣時鐘的多個相位Φι至t中的相鄰相位之間的相位偏移被表征為:



/ 1、
[0051]—,⑵

I
[0052]其中，i表示傳統(tǒng)多通道ADC的通道數(shù)量。
[0053]圖2B示出了使用采樣時鐘的傳統(tǒng)多個最佳相位，通過傳統(tǒng)多通道ADC進行的模擬輸入采樣。諸如傳統(tǒng)多通道ADC100的傳統(tǒng)多通道ADC的諸如ADC102.1至102.1的多個ADC使用采樣時鐘的多個相位Ct1至(^共同采樣并轉(zhuǎn)換諸如模擬輸入150的模擬輸入，所述模擬輸入然后被組合或交錯從而產(chǎn)生數(shù)字輸出樣本，如數(shù)字輸出樣本154。
[0054]如圖2B所示，多個ADC中的第一 ADC使用采樣時鐘的相位，在其最佳采樣點X對模擬輸入150進行米樣,從而提供最佳米樣的模擬輸入250.1。多個ADC中的第二 ADC使用采樣時鐘的相位Φ2，在其最佳采樣點X對模擬輸入150進行采樣，從而提供最佳采樣的模擬輸入250.2。多個ADC中的第i個ADC使用采樣時鐘的相位Φ?，在其最佳采樣點X對模擬輸入150進行采樣，從而提供最佳采樣的模擬輸入250.1。多個ADC然后將它們的最佳采樣點X從模擬信號域轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號域，從而提供數(shù)字輸出段，例如，數(shù)字輸出段152.1至152.1，它們?nèi)缓蟊唤M合或交錯來產(chǎn)生最準確表示模擬輸入150的數(shù)字輸入樣本154。
[0055]采樣時鐘的非最佳相位
[0056]然而，傳統(tǒng)多通道ADC100內(nèi)的損傷可導(dǎo)致傳統(tǒng)多通道ADC100的各種信號內(nèi)的損傷，例如，振幅偏移、直流(DC)偏移和/或相位偏移，其可導(dǎo)致數(shù)字輸出樣本154不再準確地表不模擬輸入150。損傷可源自米樣時鐘的多個相位(J)1至Φ i之間的未知偏移、傳統(tǒng)多通道ADC100的多通道中的各種通道內(nèi)的線性不完整性、各種通道之間的DC偏移、各種通道之間的振幅偏移和/或在不背離本發(fā)明精神和保護范圍的情況下對于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的任何其它合適的損傷。
[0057]圖3A示出了可用于傳統(tǒng)多通道ADC的采樣時鐘的傳統(tǒng)多個非最佳相位。如圖2A中討論，最佳地，采樣時鐘的多個相位小工至小^皮表征為彼此偏移類似的量。然而，實際上，傳統(tǒng)多通道ADC100內(nèi)的損傷可導(dǎo)致采樣時鐘的多個相位Ct1至Cti被表征為在相位上彼此偏移不同的量。采樣時鐘的多個相位小1至Φ?中的相鄰相位之間的相位偏移被表征為:
[0058]- + Si,(3)

I
[0059]其中，i表示傳統(tǒng)多通道ADC的通道數(shù)量，而δ i表示存在于采樣時鐘相位Cti中的未知偏移。通常，采樣時鐘的多個相位01至Φ?中的每個被表征為具有對應(yīng)的未知的偏移S1至未知的偏移61至Si可導(dǎo)致它們對應(yīng)的采樣時鐘的多個相位Cj5l至Cj5i偏離于它們對應(yīng)的采樣時鐘的最佳相位小工至例如，未知的偏移\至\可導(dǎo)致它們對應(yīng)的采樣時鐘的多個相位至Φ?慢于或快于它們對應(yīng)的采樣時鐘的最佳相位至
結(jié)果，ADC102.1至102.1使用這些更快和/或更慢的采樣時鐘多個相位(^至t，來在非最佳采樣點對模擬輸入段15 2.1至152.1進行采樣。
[0060]圖3B示出了使用采樣時鐘的傳統(tǒng)的多個非最佳相位，通過傳統(tǒng)多通道ADC進行的模擬輸入采樣。諸如傳統(tǒng)多通道ADC100的傳統(tǒng)多通道ADC的諸如ADC102.1至102.1的多個ADC，使用采樣時鐘的多個相位(^至(^共同采樣并轉(zhuǎn)換諸如模擬輸入150的模擬輸入，所述模擬輸入然后被組合或交錯從而產(chǎn)生數(shù)字輸出樣本，如數(shù)字輸出樣本154。
[0061]如圖3B示出，傳統(tǒng)多通道ADC內(nèi)的各種損傷可導(dǎo)致在使用采樣時鐘的相位(^1時，多個ADC中的第一 ADC在其非最佳采樣點O對模擬輸入150進行采樣，從而提供非最佳采樣模擬輸入350.1，以及多個ADC的中的第i個ADC使用采樣時鐘的相位，在其非最佳米樣點O對模擬輸入150進行,從而提供非最佳米樣模擬輸入350.1。非最佳米樣模擬輸入350.1至350.1的非最佳采樣點O超前或滯后最佳采樣模擬輸入250.1至250.1的其各自最佳米樣點X未知的偏移δ i至δ it)例如,非最佳米樣模擬輸入350.1的非最佳米樣點O比最佳采樣模擬輸入250.1的其各最佳采樣點X滯后(即，在時間上更晚的情況下發(fā)生)未知的偏移δ 10作為另一個例子，最佳采樣模擬輸入250.1的非最佳采樣點O比最佳采樣模擬輸入250.1的其各自最佳采樣點X超前(即，在時間上更早的情況下發(fā)生)未知偏移δ it)非最佳采樣點O和最佳采樣點X的超前和/或滯后可導(dǎo)致非最佳采樣點O在被組合或交錯時，不再準確地表示模擬輸入150。
[0062]此外，傳統(tǒng)多通道ADC內(nèi)的其它損傷可導(dǎo)致非最佳采樣點O在被組合或交錯時，不再準確表示模擬輸入150。多通道ADC內(nèi)的這些其它損傷可導(dǎo)致傳統(tǒng)多通道ADC內(nèi)各種信號內(nèi)的振幅偏移和/或DC偏移。例如，如圖3B所示，第一至第i ADC內(nèi)的損傷可導(dǎo)致模擬輸入150的振幅偏移未知的增益Λ G1至Δ G”此外，多通道ADC內(nèi)的這些損傷可導(dǎo)致不期望的DC偏移存在于模擬輸入150內(nèi)。未知的增益Λ G1至Δ G1和/或不期望的DC偏移可導(dǎo)致非最佳采樣點O在被組合或交錯時，不再準確表示模擬輸入150。
[0063]多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)
[0064]本公開的各種多通道ADC充分地補償源自各種損傷的存在于各種信號內(nèi)的損傷，例如，相位偏移、振幅偏移和/或DC偏移，從而使得它們各自的數(shù)字輸出樣本準確地表示它們各自的模擬輸入。通常，本公開的各種多通道ADC確定這些各種信號和各種已知校準信號之間的各種統(tǒng)計關(guān)系(例如，各種相關(guān)性)，從而很好地量化可存在于各種信號內(nèi)的相位偏移、振幅偏移和/或DC偏移。各種多通道ADC調(diào)整各種信號從而基于這些統(tǒng)計關(guān)系充分補償這些偏移，從而使得它們各自的數(shù)字輸出樣本準確地表示它們各自的模擬輸入。
[0065]多通道ADC內(nèi)的損傷的模擬補償
[0066]圖4示出了根據(jù)本公開示例性實施方式的多通道ADC的框圖。多通道ADC400在正常操作模式下將模擬輸入150從模擬信號域轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號域。在正常操作模式下，多通道ADC400利用采樣時鐘的多個相位，在不同的時間情況下對模擬輸入150進行采樣，將這些樣本從模擬信號域轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號域，并重新組合這些數(shù)字樣本從而產(chǎn)生數(shù)字輸出樣本 154。
[0067]可選地，在校準操作模式中，多通道ADC400確定這些數(shù)字信號和各種已知校準信號之間的各種統(tǒng)計關(guān)系，例如，各種相關(guān)性，從而很好地量化可存在于各種數(shù)字樣本內(nèi)的損傷。多通道ADC400基于這些各種統(tǒng)計關(guān)系確定相位偏移、振幅偏移和/或DC偏移信號。多通道ADC400使用這些各種相位偏移、振幅偏移和/或DC偏移信號來補償在模擬域中存在于多通道ADC400的各種信號內(nèi)的振幅偏移、DC偏移和/或相位偏移。多通道ADC400包括ADC102.1至102.1、開關(guān)模塊104、第二開關(guān)模塊402、損傷檢測模塊404、相位調(diào)整模塊406.1至406.1以及增益/偏移調(diào)整模塊408.1至408.1。
[0068]第二開關(guān)模塊402在正常操作模式下的模擬輸入150和校準操作模式下的校準信號450之間進行選擇，從而提供模擬輸入452。校準信號450表示參考信號，如正弦信號，其可用于檢測源自多通道ADC400內(nèi)的各種損傷的存在于多通道ADC400的各種信號內(nèi)的各種振幅偏移、DC偏移和/或相位偏移。通常，校準信號450被表征為具有能夠與各種信號進行比較的已知的振幅、已知的DC偏移和/或已知的相位以量化存在于這些各種信號內(nèi)的振幅偏移、DC偏移和/或相位偏移。在一些情況下，校準信號450可以被表征為具有單一頻率或單一頻率范圍，從而量化存在于單一頻率或單一頻率范圍內(nèi)的振幅偏移、DC偏移和/或相位偏移。在其它情況下，校準信號450可被表征為具有多個頻率或多個頻率范圍，從而量化存在于多個頻率或多個頻率范圍內(nèi)的振幅偏移、DC偏移和/或相位偏移。
[0069]ADC102.1至102.1響應(yīng)于采樣時鐘的多個時序排列的相位我至$，將模擬輸
入452從模擬信號域轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號域，從而提供數(shù)字輸出段454.1至454.1。具體地，
ADC102.1至102.1使用采樣時鐘的多個時序排列的相位(time-aligned phaseg至我，在
各最佳采樣點對模擬輸入452進行采樣。ADC102.1至102.1將模擬輸入452的該采樣表示從模擬信號域轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號域，從而提供數(shù)字輸出段454.1至454.1。[0070]損傷檢測模塊404量化源自多通道ADC400內(nèi)的各種損傷的存在于多通道ADC400的各種信號內(nèi)的振幅偏移、DC偏移和/或相位偏移。通常，損傷檢測模塊404確定校準信號450和多通道ADC400內(nèi)的各種信號之間的統(tǒng)計關(guān)系，例如，相關(guān)性。例如，損傷檢測模塊404確定校準信號450和數(shù)字輸出段454.1至454.1之間的相關(guān)性，從而量化存在于數(shù)字輸出段454.1至454.1內(nèi)的如圖3B中所述的未知的偏移δ i至δ 1、未知增益Λ G1至Δ G1和/或未知的DC偏移。此外，在該例子中，損傷檢測模塊404可將數(shù)字輸出段454.1至454.1中的一個指定為參考通道，并將其它數(shù)字輸出段454.1至454.1的相關(guān)性和參考通道的相關(guān)性進行比較，從而量化存在于數(shù)字輸出段454.1至454.1內(nèi)的如圖3B中描述的未知偏移S:至S 1、未知增益Λ G1至Λ Gi和/或未知DC偏移。損傷檢測模塊404向多通道ADC400內(nèi)的各模塊提供損傷校正信號456.1至456.1,從而補償存在于這些各種信號內(nèi)的振幅偏移、DC偏移和/或相位偏移。
[0071]示例性相位偏移估計
[0072]具有模擬失真的在載波頻率fc處的單一的音調(diào)信號，例如校準信號450可寫為:
[0073]r (t) = (1+ β ) Acos (2 n fc (t+ τ )) +d,(4)
[0074]其中，τ表示相位或時間偏移，β表示振幅偏移,而d表示DC偏移。當r (t)與具有隨機初始相位的單一音調(diào)信號相關(guān)時，所得信號的平均值與時間偏移τ成比例，如下所示:
[0075]E{s(t)} = E{r(t) * sin(2jrfct + θ)} = -^asm(27rfcT - θ) ( 5 )
[0076]/--'Ic(Z)) = /-; jr(/) * cos( rIKfJ + Θ)} =~^a cos( 27rf\.1 - Θ) ( 6 )
[0077]其直接進一步計算:
[0078]sm(2^ τ-θ) = —.~-J========(7)

^E2{c(t)}+E2{s{t)}
[0079]cos(2^cr-θ)=(8)

4E2{c(t)) + E2{S{1)}
[0080]實際上，單一音調(diào)信號在校準操作模式下被施加至多通道ADC400。多通道ADC400的各種通道的各種輸出，即，數(shù)字輸出段454.1至454.1通過損傷檢測模塊404連續(xù)地測量。結(jié)果，單一音調(diào)信號的隨機初始相位對于各通道通常是相同的，并可通過識別通道中的一個作為參考通道并相對參考通道參考存在于其它通道上的隨機初始相位而消除。此外，單一音調(diào)可掃掠一組頻率{fc(k)}從而通過測量導(dǎo)出至少最小二乘時間偏移:
[0081]sin (2 n fc(k) τ (j) - θ (k)), cos (2 η fc(k) τ (j) - θ (k))(9)
[0082]通過將r」(fe(k)，t)定義為具有頻率{fe(k)}的音調(diào)的多通道ADC400的各種通道中的第j通道的輸出，將Es(f；(k)，τ (j)) Ec(fc(k), τ (j))定義為對應(yīng)于第j通道的損傷檢測模塊404的輸出，以將及Θ (k)定義為輸入序列，即，例如模擬輸入452，和單一音調(diào)信號之間的隨機初始相位偏移，則:
[0083]s (fc (k), j, t) =Tj (fc (k), t) *sin (2 n fc (k) t+ Θ k)(10)
[0084]c (fc (k), j, t) =Tj (fc (k), t) *cos (2 n fc (k) t+ Θ k)(11)[0085]
【權(quán)利要求】
1.一種多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，被配置為將模擬輸入從模擬信號域轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號域以提供數(shù)字輸出樣本，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括: 多個ADC，被配置為將模擬輸入從所述模擬信號域轉(zhuǎn)換至所述數(shù)字信號域，以提供多個數(shù)字輸出段，所述多個ADC被配置為使用采樣時鐘的多個相位中的對應(yīng)相位對所述模擬輸入進行采樣，所述多個相位彼此偏移； 開關(guān)模塊，被配置為交錯所述多個數(shù)字輸出段，以提供所述數(shù)字輸出樣本；以及 損傷檢測模塊，被配置為確定所述多個數(shù)字輸出段和校準信號之間的統(tǒng)計關(guān)系，以量化所述多個ADC內(nèi)的損傷 。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述統(tǒng)計關(guān)系為所述多個數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的相關(guān)性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述損傷包括選自由以下構(gòu)成的組中的至少一個: 所述多個相位的所述相位中的至少一個和所述校準信號之間相位偏移； 所述數(shù)字輸出段中的至少第一數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的振幅偏移；以及 所述數(shù)字輸出段中的至少第二數(shù)字輸出段和所述校準信號之間的直流(DC)偏移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述校準信號為具有已知頻率的正弦信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述損傷檢測模塊進一步被配置為基于所述統(tǒng)計關(guān)系提供多個損傷校正信號，并進一步包括: 相位調(diào)整模塊，被配置為基于所述多個損傷校正信號的對應(yīng)的第一損傷校正信號，調(diào)整所述多個相位中的至少一個的相位；以及 增益/偏移調(diào)整模塊，被配置為基于所述多個損傷校正信號的對應(yīng)的第二損傷校正信號，調(diào)整所述多個數(shù)字輸出段中的至少一個的振幅和直流偏移(DC)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述損傷檢測模塊進一步被配置為基于所述統(tǒng)計關(guān)系提供多個損傷校正信號，并進一步包括: 系數(shù)發(fā)生器模塊，被配置為基于所述多個損傷校正信號，提供多組校正系數(shù)；以及 多個抽頭延遲線模塊，被耦接至所述多個ADC，被配置為通過使用所述多組校正系數(shù)加權(quán)它們各自的抽頭，來補償所述多個數(shù)字輸出段內(nèi)的所述損傷，以提供多個補償?shù)臄?shù)字輸出段， 其中，所述開關(guān)模塊進一步被配置為交錯所述多個補償?shù)臄?shù)字輸出段，以提供所述數(shù)字輸出樣本。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述系數(shù)發(fā)生器模塊進一步被配置為使用自適應(yīng)算法更新所述多組校正系數(shù)，所述自適應(yīng)算法產(chǎn)生最小化所述多個數(shù)字輸出段和所述校準信號之間誤差的結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述損傷檢測模塊進一步被配置為將所述多個數(shù)字輸出段中的一個指定為參考通道，并被配置為將其它數(shù)字輸出段的所述統(tǒng)計關(guān)系與所述參考通道的所述統(tǒng)計關(guān)系進行比較，以量化相對于所述參考通道的所述其它數(shù)字輸出段的所述損傷。
9.一種多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，被配置為將模擬輸入從模擬信號域轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號域，以提供數(shù)字輸出樣本，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括: 多個ADC，被配置為將所述模擬輸入從所述模擬信號域轉(zhuǎn)換至所述數(shù)字信號域，以提供多個數(shù)字輸出段，所述多個ADC被配置為使用采樣時鐘的多個相位中的對應(yīng)的相位對所述模擬輸入進行采樣，所述多個相位彼此偏移； 系數(shù)發(fā)生器模塊，被配置為基于所述多個數(shù)字輸出段和校準信號之間的統(tǒng)計關(guān)系來提供多組校正系數(shù)；以及多個抽頭延遲線模塊，耦接至所述多個ADC，被配置為通過使用所述多組校正系數(shù)加權(quán)它們各自的抽頭，以補償所述多個數(shù)字輸出段內(nèi)的損傷，從而提供多個補償?shù)臄?shù)字輸出段，開關(guān)模塊，被配置為交錯所述多個補償?shù)臄?shù)字輸出段，以提供所述數(shù)字輸出樣本。
10.一種多通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，被配置為將模擬輸入從模擬信號域轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號域，以提供數(shù)字輸出樣本，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括: 多個ADC，被配置將所述模擬輸入從所述模擬信號域轉(zhuǎn)換至所述數(shù)字信號域，以提供多個數(shù)字輸出段，所述多個ADC被配置為使用采樣時鐘的多個相位中的對應(yīng)相位以對所述模擬輸入進行采樣，所述多個相位彼此偏移； 損傷檢測模塊，被配置為確定所述多個數(shù)字輸出段和校準信號之間的統(tǒng)計關(guān)系，以量化所述多個數(shù)字輸出段內(nèi)的損傷； 多個相位調(diào)整模塊，被配置為基于所述統(tǒng)計關(guān)系調(diào)整所述多個相位中的相位，從而補償所述多個數(shù)字輸出段內(nèi)的所述損傷； 多個增益/偏移調(diào)整模塊，被耦接至所述多個ADC，被配置為基于所述統(tǒng)計關(guān)系，調(diào)整所述多個數(shù)字輸出段的振幅和直流偏移(DC)，以提供多個補償?shù)臄?shù)字輸出段；以及開關(guān)模塊，被配置為交錯所述多個`補償數(shù)字輸出段，以提供所述數(shù)字輸出樣本。
【文檔編號】H03M1/06GK103516361SQ201310263879
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】洛克·湯, 史蒂文·賈菲, 劉虹, 何琳, 蘭德爾·珀洛, 彼得·坎吉安, 拉蒙·戈麥斯, 朱塞佩·庫斯邁 申請人:美國博通公司