时间交织ADC的采样误差的校准方法、装置及时间交织ADC

技术领域

本申请涉及模拟数字转换技术，尤其涉及一种时间交织ADC的采样误差的校准方法、装置及时间交织ADC。

背景技术

相较于单通道采样的ADC而言，时间交织模数转换器（Time Interleaving ADC）通过时间交织方式的多通道采样，实现采样速度的大幅提升。但是，由于多通道的时序控制采用不同的时序控制模块，且多通道之间物理差异的存在，多通道之间会存在时序误差。

为了消除上述存在的这种时序误差，传统技术中，通常再额外设置一条通道作为基准通道，并将多通道分别与该额外的通道进行比较，从而进行校准，以消除多通道之间的这种时序误差。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种时间交织ADC的采样误差的校准方法、装置及时间交织ADC，能够实现采样误差的校准补偿，减少通道数量，节省芯片面积。

本申请各示例性实施例提供了一种时间交织ADC的采样误差的校准方法，包括：在所述时间交织ADC中设置多个通道，其中，所述多个通道的数量为2

在一实施例中，所述根据所述基准通道集合中的基准通道在所述第一轮采样获取的采样数据以及所述第i个通道在所述第二轮采样获取的采样数据分别计算第二时序误差参数，并根据所述第二时序误差参数分别校准相应的相位相邻的基准通道之间的中间相位的待校准通道的采样时刻，将校准后的通道加入所述基准通道集合的步骤，包括：对所述基准通道集合分别进行N-1轮的所述第二时序误差参数的计算，每轮对所述基准通道集合中的全部的相位相邻的基准通道之间的中间相位的待校准通道进行校准后，将所述校准后的通道加入所述基准通道集合，对更新的基准通道集合重复执行下一轮校准直至所述多个通道全部完成校准，其中，每轮的待校准通道的数量为2

在一实施例中，所述对所述基准通道集合分别进行N-1轮的所述第二时序误差参数的计算的步骤包括：所述中间相位的待校准通道根据相应的相位相邻的基准通道分别在相邻时刻获取的采样数据来计算所述第二时序误差参数。

在一实施例中，所述第二时序误差参数根据以下公式计算：

E

其中，E

在一实施例中，所述第一时序误差参数根据以下公式计算：

E

其中，E

在一实施例中，根据所述第一时序误差参数校准所述第j个通道的采样时刻的步骤，包括：获取第一校准精度阈值，其中所述第一校准精度阈值与所述时间交织ADC的转换精度正相关且为大于零；将所述第一时序误差参数的绝对值与所述第一校准精度阈值相比较，当所述第一时序误差参数的绝对值小于所述第一校准精度阈值时，校准完毕；以及当所述第一时序误差参数的绝对值大于或等于所述第一校准精度阈值时，调整所述第j个通道的所述采样时刻，直至所述第一时序误差参数的绝对值小于所述第一校准精度阈值。

在一实施例中，所述时间交织ADC的整体工作频率与输入信号频率之间满足以下公式：

其中，f

在一实施例中，所述多个通道的采样周期相位分别有独立的延时控制模块进行控制和调整。

本申请另一方面的各实例性实施例提供一种时间交织ADC的采样误差的校准装置，在所述时间交织ADC中设置多个通道，其中，所述多个通道的数量为2

本申请又一方面的各实例性实施例提供一种时间交织ADC，所述时间交织ADC包括如前述实施例的时间交织ADC的采样误差的校准装置。

如前文所述，传统技术中，为了消除时间交织ADC的时序误差，通常再额外设置一条通道作为基准通道，并将多通道分别与该额外的通道进行比较，从而进行校准，以消除多通道之间的这种时序误差。

然而，采用额外的通道会增加芯片面积，且每条通道分别与该额外的基准通道进行比较，导致校准效率的下降。

本申请提供的时间交织ADC的时序误差的校准方法，通过对时间交织ADC中的多通道设置采样周期相位相关性的采样设置，利用自相关特性，对时序误差进行计算，进而可通过模拟域的时序调整实现采样误差的校准补偿，减少了通道数量，节省了芯片面积。

此外，本申请还可以利用“圆周对称”方式，按ADC位数进行分轮次的误差校准，大大提高了时间交织ADC的校准效率。

附图说明

图1为本申请一实施例的时间交织ADC的采样误差的校准方法的应用电路图。

图2为本申请一实施例的时间交织ADC的采样误差的校准方法的流程示意图。

图3为本申请另一实施例的时间交织ADC的采样误差的校准方法区别于图2的流程示意图。

图4为本申请又一实施例的时间交织ADC的采样误差的校准方法中根据所述第一时序误差参数校准所述第j个通道的采样时刻的流程示意图。

图5为本申请一实施例的时间交织ADC的采样误差的校准方法的“圆周对称”方法校准示意图。

图6为本申请又一实施例的时间交织ADC的采样误差的校准方法的逻辑框图。

图7为本申请一实施例的时间交织ADC的采样误差的校准装置。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本文中，除非上下文另有定义，术语“连接”是指电连接。术语“包括”、“包含”是指除了其后面所列元素之外，还可以包括其他元素。

在本文中，除非上下文另有定义，术语“第一”、“第二”仅用于区分相同或相似特征，而并非对于特征的限定，也并不表示相应特征的顺序、重要性等。

如图1所示，示出了本申请一实施例的时间交织ADC的采样误差的校准方法的应用电路图。

在本实施例中，多个通道的数量设置8个，即当N=3时，2

每个通道在其对应工作时钟的上升沿进行采样，以获得采样数据。在本实施例中，如图所示，模数转换通道1在CLK_1的第一个上升沿采样获得采样数据N_1，在第二个上升沿采样获得采样数据N+1_1。相似地，模数转换通道2在CLK_2的第一个上升沿采样获得采样数据N_2，在第二个上升沿采样获得采样数据N+1_2，依次类推。其中，需要注意的是，N_1、N_2、N_3、N_4、N_5、N_6、N_7、N_8为同一轮次采样获得的采样数据，而N+1_1、N+1_2、N+1_3、N+1_4、N+1_5、N+1_6、N+1_7、N+1_8为下一轮次采样获得的采样数据。因此，只有当前一轮的各通道的数据采样完成后，才会开始下一轮的数据采样，即在采样获得采样数据N_8的Ts/8后，获得N+1_1。

上述获得的采样数据通过各自模数转换通道执行转换，并分别获得对应的数字码code 1、code 2、code 3、code 4、code 5、code 6、code 7、code 8。上述数字码并行传输至并串转换器MUX，从而输出串联数字码。

在本实施例中，每个模数转换通道分别设有单独设置的延时控制模块D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8。延时控制模块根据逻辑控制电路传输的控制信号以调整（可以为实时调整）各模数转换通道的工作时钟的上升沿，从而实现调整各模数转换通道的采样时刻，以校准多个通道之间的时序误差。具体的时序误差校准方法，将在下面的实施例中详细描述。

需要理解的是，在其他实施例中也可以设置好一个延时控制模块来分别相应地调整各模数转换通道的采样时刻。

如图2所示，本申请各示例性实施例提供了一种时间交织ADC的采样误差的校准方法，包括以下步骤。

步骤S100，在所述时间交织ADC中设置多个通道，其中，所述多个通道的数量为2

在时间交织ADC中设置的多个通道中，多个通道的数量设置为2的N次幂个，且N大于或等于2，例如，多个通道的数量可以为4、8、16、32个

多个通道的每个通道工作频率相等，且为时间交织ADC的整体工作频率f

步骤S200，选取所述多个通道中的第i个通道加入基准通道集合作为第一基准通道，根据所述第i个通道在第一轮采样获取的采样数据和第二轮采样获取的采样数据，以及第j个通道在所述第一轮采样获取的采样数据计算第一时序误差参数，其中，1≤i≤2

在本实施例中，第i个通道可以是多个通道中的任意一个通道作为基准，并依此基准来依次、分轮次的调整其他通道的采样时刻，以消除时序误差。

在本实施例中，根据第i个通道加入基准通道集合作为第一基准通道后，基于第一基准通道在当轮（第一轮）和下一轮（第二轮）的采样数据以及第j个通道在当轮的采样数据，对第j个通道的采样时刻进行校准，其中1≤i≤2

在一些实施例中，为了便于校准计算，通常取i=1，即，取第一通道作为第一基准通道，其中第一通道是每轮采样的第一个被采样通道。例如，当N=3，i=1时，即，当多个通道的数量为8，并选取第一通道作为第一基准通道时，可以求得j=5，即根据第一通道的当轮采样数据和下一轮的采样数据以及第五通道的当轮采样数据，来校准第五通道的采样时刻。为了更清楚地说明，如何选取基准通道以及待校准通道，将在下面的实施例中再进行详细的说明。

在本实施例中，当第j个通道的采样时刻基于第一基准通道校准后，将第j个通道加入基准通道集合，以用于后面的通道校准，即，根据第i个通道和校准后的第j个通道的采样数据来校准其他通道的时序误差。

步骤S300，根据所述基准通道集合中的基准通道在所述第一轮采样获取的采样数据以及所述第i个通道在所述第二轮采样获取的采样数据分别计算第二时序误差参数，并根据所述第二时序误差参数分别校准相应的相位相邻的基准通道之间的中间相位的待校准通道的采样时刻，将校准后的通道加入所述基准通道集合。

在本实施例中，基准通道集合包括至少两个基准通道。对基准通道集合中任意两个基准通道之间的中间相位的通道进行采样时刻的校准。具体地，根据待校准通道的前相位的基准通道的当轮采样数据和后相位的基准通道的当轮或下一轮的采样数据，来对待校准通道的采样时刻进行校准。

例如，当多个通道的数量为8，且基准通道集合中包括第一通道和第五通道作为基准通道时，则对第一通道和第五通道之间的中间相位的待校准通道（即，第三通道或第七通道）的采样时刻进行校准。在对第三通道校准时，根据第三通道的前一相位的第一通道的当轮采样数据和后一相位的第五通道的当轮采样数据来对第三通道的采样时刻进行校准，并在校准后将第三通道加入基准通道集合。相似地，在对第七通道校准时，根据第七通道的前一相位的第五通道的当轮采样数据和后一相位的第一通道的下一轮采样数据来对第七通道的采样时刻进行校准，并在校准后将第七通道加入基准通道集合。依次类推，直至第一基准通道之外的全部7个通道的采样时刻均完成校准为止。

本实施例提供的时间交织ADC的时序误差的校准方法，通过对时间交织ADC中的多通道设置采样周期相位相关性的采样设置，利用自相关特性，对时序误差进行计算，进而可通过模拟域的时序调整实现采样误差的校准补偿，减少了通道数量，节省了芯片面积。

如图3所示的实施例中，步骤S300还可以包括以下步骤。

步骤S320，对所述基准通道集合分别进行N-1轮的所述第二时序误差参数的计算，每轮对所述基准通道集合中的全部的相位相邻的基准通道之间的中间相位的待校准通道进行校准后，将所述校准后的通道加入所述基准通道集合，对更新的基准通道集合重复执行下一轮校准直至所述多个通道全部完成校准，其中，每轮的待校准通道的数量为2

在本实施例，将多个通道分N-1轮次的进行校准。例如，对于多个通道的数量为8时，基准通道集合中的基准通道为第一通道和第五通道的情况，再进行两个轮次的校准，来完成对全部通道的采样时刻的校准。

具体地，在第一个轮次，根据第一通道和第五通道的采样数据，分别对第三通道和第七通道的采样时刻进行校准，并将第三通道和第七通道加入基准通道集合。在第二个轮次，根据第一通道、第三通道、第五通道和第七通道的采样数据分别对第二通道、第四通道、第六通道和第八通道的采样时刻进行校准，从而完成全部通道的采样时刻校准。

在一实施例中，所述第一时序误差参数根据以下公式计算：

E

其中，E

相似地，在一实施例中，所述第二时序误差参数根据以下公式计算：

E

其中，E

在如图4所示实施例中，根据所述第一时序误差参数校准所述第j个通道的采样时刻的步骤，包括以下步骤。

步骤S210，获取第一校准精度阈值，其中所述第一校准精度阈值与所述时间交织ADC的转换精度正相关且为大于零。

步骤S220，将所述第一时序误差参数的绝对值与所述第一校准精度阈值相比较，当所述第一时序误差参数的绝对值小于所述第一校准精度阈值时，校准完毕。

步骤S230，当所述第一时序误差参数的绝对值大于或等于所述第一校准精度阈值时，调整所述第j个通道的所述采样时刻，直至所述第一时序误差参数的绝对值小于所述第一校准精度阈值。

可以理解的是，在一些实施例中，第二时序误差参数对通道的采样时刻的校准方法步骤可以与上述第一时序误差参数对通道的采样时刻的校准方法步骤相似，因此本文不再赘述。

结合图1参照图5，图5示出了本申请一实施例的时间交织ADC的采样误差的校准方法的“圆周对称”方法校准示意图。可以理解的是，本文中所称“圆周对称”方法校准示意图，并非是通过圆周对称来限定本申请中的通道的时钟特征，而是为了便于说明分轮次的对多个通道进行校准的方法。

在本实施例中，进行多个通道的时序误差校准时，需要进行3个（N=3）层次的校准。

第①层：以通道1作为初始基准通道，对第5（（2

skew_5=rms(N_5-N_1)-rms(N+1_1-N_5)（1）。

当通道5存在采样时序误差时，skew_5会是一个非0的数，且采样时序误差越小，该数绝对值越小。调整通道5模拟部分的采样时刻，并设定校准精度α，满足式（2）时，认为校准完毕。

（2）

第②层：以通道1和已完成校准的通道5作为基准通道，对第3个（2

skew_3=rms(N_3-N_1)-rms(N_5-N_3)（3）

通道7对应时序误差因数skew_7计算如式（4）

skew_7=rms(N_7-N_5)-rms(N+1_1-N_7)（4）

与式（2）一样，调整通道3和7各自模拟部分的采样时刻，当各自的时序误差因数绝对值小于α时，认为校准完毕。

第③层：以通道1和3作为基准通道，对第2个通道进行时序误差因数计算；以通道3和5作为基准通道，对第4个通道进行时序误差因数计算；以通道5和7作为基准通道，对第6个通道进行时序误差因数计算；以通道7和1作为基准通道，对第8个通道进行时序误差因数计算。

通道2、4、6、8对应时序误差因数分别如下

skew_2=rms(N_3-N_2)-rms(N_2-N_1)（5）

skew_4=rms(N_5-N_4)-rms(N_4-N_3)（6）

skew_6=rms(N_7-N_6)-rms(N_6-N_5)（7）

skew_6=rms(N+1_1-N_8)-rms(N_8-N_7)（8）

调整通道2、4、6、8各自模拟部分的采样时刻，当各自的时序误差因数绝对值小于α时，认为校准完毕。

结合图4参照图6，图6示出了时序误差参数校准所述第j个通道的采样时刻的逻辑框图。在本实施例中，多个通道的数量为8个。首先根据前述实施例的方法，计算时序误差参数skew_i（第一时序参数误差skew_1和第二时序参数误差skew_2~ skew_8）。判断时序误差参数skew_i的绝对值与第一校准精度阈值α的大小，当|skew_i|＜α时，完成第i个通道的校准；当|skew_i|≥α时，对时序误差参数进行步进式调整。在步进式调整时，当时序误差参数skew_i≤-α时，进行正步进调整；当时序误差参数skew_i≥α时，进行负步进调整。当所有通道均校准完成后，校准结束。

在一实施例中，所述时间交织ADC的整体工作频率与输入信号频率之间满足以下公式：

其中，f

本申请另一方面的各实例性实施例提供一种时间交织ADC的采样误差的校准装置，在所述时间交织ADC中设置多个通道，其中，所述多个通道的数量为2

第一时序误差校准模块120，被配置为选取所述多个通道中的第i个通道加入基准通道集合作为第一基准通道，根据所述第i个通道在第一轮采样获取的采样数据和第二轮采样获取的采样数据，以及第j个通道在所述第一轮采样获取的采样数据计算第一时序误差参数，其中，1≤i≤2

第二时序误差校准模块140，被配置为根据所述基准通道集合中的基准通道在所述第一轮采样获取的采样数据以及所述第i个通道在所述第二轮采样获取的采样数据分别计算第二时序误差参数，并根据所述第二时序误差参数分别校准相应的相位相邻的基准通道之间的中间相位的待校准通道的采样时刻，将校准后的通道加入所述基准通道集合。

可以理解的是，时间交织ADC的采样误差的校准装置及其各模块具有与前述校准方法实施例相同的限定，因此本文对校准模块的各实施例不再赘述。

本申请又一方面的各实例性实施例提供一种时间交织ADC，所述时间交织ADC包括如前述实施例的时间交织ADC的采样误差的校准装置。

可以理解的是，时间交织ADC具有与前述校准方法的实施例相同的限定，因此本文对时间交织ADC的各实施例不再赘述。

应该理解的是，虽然图2至4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2至4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。