本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，具體的說是涉及時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器，特別是涉及一種用于時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣時間失配的校正算法。

背景技術(shù)：

模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)是連接模擬世界和數(shù)字世界的橋梁，它能將模擬信號量化成易于用各種數(shù)字處理技術(shù)處理的數(shù)字信號。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)和集成電路制造工藝的發(fā)展，數(shù)字電路的速度越來越快，相應(yīng)的，對模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率的要求也越來越高。時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一種能實現(xiàn)高采樣率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它采用了時間交織架構(gòu)，包含m個并行工作的子通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，每個子通道的時鐘頻率均為fs/m，但是相位相互錯開，如圖1所示，所以系統(tǒng)整體的采樣率能達(dá)到fs。相對于單通道而言，采樣率得到了成倍的增長。

但是，通道間的失調(diào)失配、增益失配、采樣時間失配會使時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動態(tài)性能惡化，所以，必須采取相應(yīng)的校正算法來校正上述失配。已知的一些校正算法主要分兩個階段來校正上述失配，首先是失配檢測，即需要檢測出存在的失配的大小；然后是失配校正，即根據(jù)檢測出的失配對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理，使失配值最終趨近于零。

對于采樣時間失配的校正，專利cn103312329a提出了一種基于相鄰?fù)ǖ篱g量化值作差的算法。該算法在檢測階段，利用相鄰?fù)ǖ篱g量化值作差，得出能表征各通道采樣時間失配的變量，即采樣時間失配表征量bi，然后在校正階段，將相對誤差即采樣時間失配表征量bi經(jīng)累加和重置模塊濾波消除統(tǒng)計誤差，求和后反饋至可變延遲線調(diào)節(jié)通道采樣時鐘，實現(xiàn)采樣時間失配的負(fù)反饋調(diào)節(jié)。雖然該算法能夠很好地校正采樣時間失配，但該算法在調(diào)節(jié)采樣時間失配時采用的是線性調(diào)節(jié)的方式，所以其收斂速度與失配值的大小有關(guān)，對于較大的失配值，需要花費更多的校正周期來達(dá)到校正的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是，提出一種擁有更快收斂速度的用于采樣時間失配的校正算法。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：

基于二分查找的時間交織adc用采樣時間失配校正方法，包括以下步驟：

a：時間交織adc采樣輸入信號，并將其量化為數(shù)字信號；

b：定義第i個時間交織adc通道的第n個校正周期的采樣時間失配校正系數(shù)為tcali(n)，tcali(1)＝0，每個校正周期中處理步驟a得到的數(shù)字信號獲得時間交織adc各通道采樣時間失配表征量bi，(i＝1，2，…，m)，其中m為時間交織adc的通道總數(shù)；

c：在每個校正周期中，當(dāng)|bi|≥bs時，采用二分查找法和固定校正步長相結(jié)合的方法調(diào)節(jié)下一個校正周期中的采樣時間失配校正系數(shù)tcali(n+1)，當(dāng)|bi|<bs時，采用固定校正步長的方式調(diào)節(jié)下一個校正周期中的采樣時間失配校正系數(shù)tcali(n+1)，然后將調(diào)節(jié)后的下一個校正周期的采樣時間失配校正系數(shù)tcali(n+1)反饋到時間交織adc中的時鐘單元，調(diào)整對應(yīng)的第i個時間交織adc通道的時鐘相位，使采樣時間的失配不斷減小，完成該校正周期中采樣時間失配的校正，其中bs為無采樣時間失配時|bi|的最大范圍，稱為采樣時間失配閾值；

所述采用二分查找法和固定校正步長相結(jié)合的方法調(diào)節(jié)下一個校正周期中的采樣時間失配校正系數(shù)tcali(n+1)的具體步驟為：

c1.1：bi>bs時，令其中ut(n)為本次校正周期的校正步長；ut(1)＝tmax，tmax表示時鐘單元能夠調(diào)節(jié)的最大時間延遲；

c1.2：bi<-bs時，令

c1.3：對于步驟c1.1和c1.2，當(dāng)校正步長ut(n)達(dá)到最小精度步長utmin時，保持最小精度步長utmin的值不再改變，最小精度步長utmin＝tmin，tmin表示時鐘單元能夠調(diào)節(jié)的最小時間延遲，所述最小精度步長utmin即為固定校正步長；

所述采用固定校正步長的方式調(diào)節(jié)下一個校正周期中的采樣時間失配校正系數(shù)tcali(n+1)的具體步驟為：

c2.1:0<bi<bs時，令tcali(n+1)＝tcali(n)-utmin；

c2.2：-bs<bi<0時，令tcali(n+1)＝tcali(n)+utmin。

具體的，所述步驟b中得到時間交織adc各通道采樣時間失配表征量bi的具體步驟包括：

b1.對采集到的時間交織adc中相鄰?fù)ǖ赖臄?shù)字信號輸出求差，假設(shè)采集的為輸入頻率為fin的正弦信號x(t)，產(chǎn)生各通道數(shù)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(shù)，p表示單通道采樣點數(shù)，則對相鄰?fù)ǖ繿dc數(shù)字輸出求差為：

b2.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?fù)ǖ繿dc間的采樣時間間隙，

b3.對所有的ai求和取平均得到表征為相鄰?fù)ǖ繿dc間的標(biāo)準(zhǔn)采樣時間間隙；

b4.對所有的ai與作差，得到：bi為相鄰?fù)ǖ繿dc間采樣時間間隙與標(biāo)準(zhǔn)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，所述采樣時間失配閾值bs通過在無采樣時間失配的情況下對|bi|進行多次測試統(tǒng)計得到。

本發(fā)明的有益效果為：采用二分查找法校正采樣時間失配的算法來逐漸逼近采樣時間失配，極大的縮短了校正周期；采用固定校正步長的校正算法，也保證了本發(fā)明提供的算法的的校正精度。

附圖說明

圖1為時間交織adc原理框圖

圖2為本發(fā)明提供的基于二分查找的時間交織adc用采樣時間失配校正方法的流程圖

圖3為校正前的輸出信號頻譜

圖4為校正后的輸出信號頻譜

圖5為采用本發(fā)明中的算法后采樣時間失配的收斂情況

圖6為采用固定步長的校正算法后采樣時間失配的收斂情況

圖7為不同采樣時間失配情況下固定步長的校正算法和實施例中的算法對應(yīng)的校正周期

具體實施方式

為了具體的描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本實施例以雙通道時間交織adc為例，并且只考慮存在采樣時間失配，其他失配不考慮，詳細(xì)步驟如下：

1、頻率為fin的正弦信號x(t)為時間交織adc的輸入信號，adc的采樣頻率為fs(0<fin<fs/2)，y1[k]和y2[k](k＝1,2,…n)分別為兩個通道的量化值，其中n表示量化點數(shù)。

2、對相鄰?fù)ǖ赖牧炕底鞑睿?imgfile="bda0001263976190000041.gif"wi="610"he="166"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>令ai為ei的均值，代表通道間的實際采樣時間間隙，則

3、令表示通道間標(biāo)準(zhǔn)采樣時間間隙。

4、將所有的ai與作差，得到采樣時間失配表征量bi，即

5、當(dāng)|bi|≥bs時，采用二分查找法和固定校正步長相結(jié)合的方法調(diào)節(jié)下一個校正周期中的采樣時間失配校正系數(shù)tcali(n+1)，當(dāng)|bi|<bs時，采用固定校正步長的方式調(diào)節(jié)下一個校正周期中的采樣時間失配校正系數(shù)tcali(n+1)，然后將調(diào)節(jié)后的下一個校正周期的采樣時間失配校正系數(shù)tcali(n+1)反饋到時間交織adc中的時鐘單元，調(diào)整對應(yīng)的第i個時間交織adc通道的時鐘相位，使采樣時間的失配不斷減小，完成該校正周期中采樣時間失配的校正，其中bs為無采樣時間失配時|bi|的最大范圍，稱為采樣時間失配閾值；

所述采用二分查找法和固定校正步長相結(jié)合的方法調(diào)節(jié)下一個校正周期中的采樣時間失配校正系數(shù)tcali(n+1)的具體步驟為：

1.1：bi>bs時，說明當(dāng)前通道的采樣時鐘相位相對于理想的時鐘相位存在一個相位延遲，則應(yīng)當(dāng)提前當(dāng)前通道的采樣時鐘相位，令其中ut(n)為本次校正周期的校正步長；ut(1)＝tmax，tmax表示時鐘單元能夠調(diào)節(jié)的最大時間延遲；

1.2：bi<-bs時，說明當(dāng)前通道的采樣時鐘相位相對于理想的時鐘相位存在一個相位提前，則應(yīng)當(dāng)延遲當(dāng)前通道的采樣時鐘相位，令可以看出，當(dāng)前對tcali的調(diào)整值的大小為前一次校正步長ut(n)的值的一半，所以，該方法又被稱為二分查找法。

1.3：對于步驟c1.1和c1.2，隨著校正的進行，校正步長ut(n)不斷縮小，最終會減小到最小精度步長utmin，此時步長不能再繼續(xù)減小了，所以保持校正步長為最小精度步長utmin不變繼續(xù)校正，最小精度步長utmin＝tmin，tmin表示時鐘單元能夠調(diào)節(jié)的最小時間延遲，所述最小精度步長utmin即為固定校正步長；

所述采用固定校正步長的方式調(diào)節(jié)下一個校正周期中的采樣時間失配校正系數(shù)tcali(n+1)的具體步驟為：

2.1:0<bi<bs時，令tcali(n+1)＝tcali(n)-utmin；

2.2：-bs<bi<0時，令tcali(n+1)＝tcali(n)+utmin。

6、重復(fù)步驟2到步驟5，通道間的采樣時間失配也會逐漸趨于0，這樣就達(dá)到了校正采樣時間失配的目的。

因為每次對tcali調(diào)整的值的大小為前一次tcali值的一半，所以校正的初始階段，失配能夠較快的收斂，近似于動態(tài)步長的收斂方式。隨著校正的進行，失配逐漸縮小，校正步長也減小到最小精度步長并保持不變，從而恢復(fù)成固定步長校正，保證了校正精度。

對上述實施例進行matlab建模分析，圖3和圖4分別表示校正前和校正后輸出信號頻譜，從圖中可以看出，校正后，有效位(enob)提高了5.18db，無雜散動態(tài)范圍(sfdr)提高了47.21db。圖5和圖6分別表示采用實施例中的校正算法和采用固定步長的校正算法采樣時間失配的收斂情況，從圖中可以看出，在保證校正精度的同時，當(dāng)采用實施例中的校正算法時，需要12個校正周期采樣時間失配就能收斂穩(wěn)定，而采用固定步長的校正算法，則需要180個校正周期，所以本發(fā)明的校正算法擁有更快的收斂速度。并且，在不同的采樣時間失配情況下，采用固定步長的校正算法，需要的校正周期數(shù)與失配大小成正比，而采用實施例中的校正算法時，都是只需要12個校正周期采樣時間失配就能收斂穩(wěn)定，如圖7所示，橫軸表示失配值的大小占采樣周期的百分比，縱軸表示采用不同的校正算法需要的校正周期數(shù)，兩條曲線的對比再次印證了實施例中校正算法在收斂速度上具有極大的優(yōu)勢。