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TIADC系统误差联合测量及补偿方法
摘要
TIADC系统在模拟信号数字化过程中，在采样时产生的系统误差会严重影响信号的精度和质量。为了提高采样质量和系统精度，本文提出了一种TIADC系统误差联合测量及补偿的方法。本文首先分析了TIADC系统的误差来源及其对信号采样精度的影响，并针对这些误差源提出了误差联合测量方法。同时，还提出了误差补偿的方法，将误差补偿的过程分为离线预处理和在线补偿两个阶段。实验结果表明，本文提出的方法可以有效地补偿TIADC系统的误差。
关键词：TIADC系统；误差联合测量；误差补偿
Abstract
Intheprocessofanalogsignaldigitization,thesystemerrorsgeneratedduringsamplingintheTIADCsystemwillseriouslyaffecttheaccuracyandqualityofthesignal.Inordertoimprovethesamplingqualityandsystemaccuracy,thispaperproposesamethodoferrorjointmeasurementandcompensationfortheTIADCsystem.ThispaperfirstanalyzesthesourcesoferrorsintheTIADCsystemandtheirimpactontheaccuracyofsignalsampling,andproposesanerrorjointmeasurementmethodfortheseerrorsources.Atthesametime,anerrorcompensationmethodisproposed,andtheerrorcompensationprocessisdividedintotwostages:offlinepreprocessingandonlinecompensation.TheexperimentalresultsshowthatthemethodproposedinthispapercaneffectivelycompensatefortheerrorsoftheTIADCsystem.
Keywords:TIADCsystem;errorjointmeasurement;errorcompensation
一、引言
随着通信技术的发展和信息处理的需求日益增长，高速、高精度、多通道的数据采集系统越来越为人们所关注和研究。目前，万兆上的通信、航天航空和领域电子等领域中要求对快速多通道信号进行高精度的采集，但是采集过程中匹配误差、时钟误差、非线性差动零点偏移以及通道功率不平衡等系统误差会严重影响采集信号的精度和质量。
时间间隔模数换算器（Time-InterleavedAnalog-to-DigitalConverter,TIADC）是一种用于实现高速、高分辨率和多通道采集的AD转换器。TIADC系统将多个AD转换器按时隙进行排列，使得每个AD转换器只采样总采样率的一小部分，从而实现了高速率和多通道采集。然而，由于采样中的不匹配误差、时钟误差、零点偏移误差等原因会对信号采集的动态范围和SNR等参数产生影响，严重影响了系统的精度和稳定性。
针对以上问题，本文提出了一种TIADC系统误差联合测量及补偿的方法。该方法能够有效降低系统误差，提高采样精度和采集质量，具有工程应用价值。
二、TIADC系统误差源分析
TIADC系统的错误源主要包括：
1.时钟误差：由于时钟相位偏移或抖动而导致的采样时间波动，导致AD转换器的输出码有一个小的移动。
2.匹配误差：在多通道TIADC系统中，由于工艺误差等因素，不同通道的特性不完全一致，导致了不匹配误差的出现。
3.非线性误差：由于AD转换器非理想特性导致，例如差分非线性和调制非线性，这会对系统的线性度和动态范围产生影响。
4.差分输出中的偏置:由于差分输出的反馈网络之间在共模上产生的耦合，此类耦合会导致整体输出与零点偏离。
上述误差源会对TIADC系统的采集精度和系统稳定性造成重大影响，也是TIADC系统设计中需要考虑和解决的关键问题。
三、TIADC系统误差联合测量方法
针对TIADC系统的误差源，提出一种误差联合测量方法，提高了采样质量和系统精度。误差联合测量方法的基本步骤如下：
1.通过程序控制，使单个和整个TIADC系统采集同一外来参考信号。
2.利用系统输出端口采集参考信号，并提取出采样时刻的比较，得到每个时隙的ADC码。
3.重复多次测量，得到多组采样数据，并计算出每个时隙的ADC码的平均值和方差。
4.通过计算得到各个时隙之间的差异，以确定匹配误差；通过比较由外部参考信号产生的有效条带