模数转换器伪周期性交织估计的制作方法

模数转换器伪周期性交织估计


背景技术：

1.具有高采样率的模数转换器(adc)正变得越来越普遍，例如在多千兆位通信系统(例如无线基础设施系统)、雷达系统等中。这样的系统可以在大约1ghz-4ghz或更高的频带中操作。实现高采样率adc的一种方法是使用具有并联耦合的多个子adc的时间交织架构，其中每个子adc的采样率可以低于全时间交织架构的采样率。


技术实现要素：

2.本说明书的方面提供了一种adc，该adc可操作以在adc的输出端处将模拟输入信号转换为输出信号。在一些示例中，adc包括并联耦合的多个子adc，多个子adc中的每一个都耦合到adc的输出端并且可操作以接收模拟输入信号。adc被配置为在连续的操作环路中操作子adc，该连续的操作环路包括：其中adc在第一数量的序列中顺序操作每个子adc的过渡阶段、其中adc在第一数量的序列之后的第二数量的序列中顺序操作每个子adc的估计阶段，以及其中adc在第二数量的序列之后的第三数量的序列中操作子adc的子集的随机化阶段。
3.本说明书的其他方面提供了一种用于操作adc的方法。在一些示例中，该方法包括控制多个并联耦合的子adc以在第一数量的序列中顺序地和周期性地操作，以及控制子adc的子集以在第二数量的序列中操作，第二数量是随机选择数。
4.本说明书的其他方面提供了一种接收器。在一些示例中，接收器包括输入端、输出端、具有耦合到接收器的输入端的输入端和耦合到接收器的输出端的输出端的时间交织adc。时间交织adc包括并联耦合的多个子adc。时间交织adc被配置为在周期性阶段中控制子adc以在第一数量的序列中顺序地和周期性地操作，并且在随机化阶段中控制子adc的子集以在第二数量的序列中操作，第二数量是随机选择数。
附图说明
5.图1是根据各种示例的接收器的框图。
6.图2是根据各种示例的将子adc映射到采样时钟的相位的图表。
7.图3是根据各种示例的方法的流程图。
8.图4是根据各种示例的adc输出信号的频率与幅度图表。
9.图5是根据各种示例的adc输出信号的频率与幅度图表。
10.图6是根据各种示例的adc输出信号的频率与幅度图表。
11.在附图中使用相同的附图标记(或其他特征指示符)来指示相同或相似(功能性和/或结构性)的特征。
具体实施方式
12.如上所述，多个adc(例如，“子adc”)可以并联耦合并以时间交织方式控制，以用作具有比子adc单独执行的采样率更高的adc。然而，诸如直流(dc)偏移的失配和时间交织
(il)失配可能发生在子adc之中或之间，对adc的操作产生不利影响。存在一些常规的补偿方案来补偿失配，但是这些常规的补偿方案可能每个都包括提供低于最佳adc性能的折衷或特性。例如，il失配可能取决于为操作选择的子adc序列。在常规的随机交织控制方法中，虽然可以减轻il失配的一些影响，但由于il失配的存储器依赖性(例如，对所选子adc的序列的依赖性)，至少某些方面不会被减轻。
13.本说明书的各方面提供了一种随机散布的伪周期性(ripp)adc。在至少一些示例中，ripp adc包括n个子adc并且在至少三个阶段中操作，其中n是任何合适的正整数值。在可以是过渡阶段的第一阶段中，ripp adc顺序地操作子adc。例如，ripp adc可以以子adc[0]、子adc[1]、
……
、子adc[n-1]的序列次序来操作子adc。这种操作的序列次序可以重复k次，其中k是任何合适的正整数值。在至少一些示例中，k可以选自0到[n-1]的范围。在至少一些示例中，过渡阶段可以促进子adc的稳定，例如在其他阶段的操作之间。
[0014]
在可以是估计阶段的第二阶段中，ripp adc可以继续顺序地操作子adc。在至少一些示例中，操作的序列次序可以重复nr次，其中nr是任何合适的正整数值。在至少一些示例中，基于用于il估计的多个信号样本来确定nr。例如，对于用于il估计的x点快速傅里叶变换(fft)，nr可以具有使得nr*n≥x的值。在至少一些示例中，估计阶段可以以促进估计il失配的方式是周期性的。在至少一些示例中，因为子adc的操作序列在估计阶段不变，所以与其中子adc的操作序列可以改变的其他补偿技术(例如随机交织)相比，估计il失配的复杂性可以降低。
[0015]
在可以是随机化阶段的第三阶段中，可以选择受约束的随机数，并且可以根据受约束的随机数来移位用于操作的子adc的选择。例如，可以从索引中随机选择受约束的随机数m，并且ripp adc可以在m个序列中操作子adc[0]、子adc[1]、
……
、子adc[n-2]的序列次序。在另一个示例中，可以从索引中随机选择m，并且ripp adc可以在m个序列中操作子adc[0]、子adc[1]、
……
、子adc[n-2]的子集，其中子集的至少一些成员可能从一个序列变为另一个序列。
[0016]
以此方式，每个子adc接收的采样时钟的相位可以被随机化。在至少一些示例中，在选择之后或在ripp adc在m个序列中操作子adc[0]、子adc[1]、
……
、子adc[n-2]的序列次序之后从索引中移除(例如，删除)m。在至少一些示例中，ripp adc可以以重复和顺序的方式继续循环通过过渡阶段、估计阶段和随机化阶段，直到索引的数已经用完(例如，所有值都已从索引移除)。在一些示例中，可以省略过渡阶段，使得ripp adc可以以重复和顺序的方式继续循环通过估计阶段和随机化阶段，直到索引的数已经用完。在至少一些示例中，在索引用完之后，每个子adc可能已经暴露于采样时钟的每个相位，从而可以估计dc偏移。基于估计的dc偏移和il失配，可以校正子adc以提高adc的性能。
[0017]
图1是根据各种示例的接收器100的框图。在至少一些示例中，接收器100包括adc 102。adc 102可以具有时间交织架构，使得adc 102包括并联耦合的n个子adc(例如，子adc 104-0、104-1、
……
、104-(n-1))。在至少一些示例中，每个相应的子adc 104经由对应的开关108耦合到输入端子106(例如，开关108-0将子adc 104-0的输入端耦合到输入端子106，开关108-1将子adc 104-1的输入端耦合到输入端子106等)。每个相应的开关108可以被配置为接收时钟信号、时钟信号的延迟实例或由控制器112提供的任何其他合适的控制信号，使得可以控制开关108以使子adc 104中的仅一个子adc 104接收在给定时间在输入端子
106处提供的输入信号。
[0018]
在一些示例中，adc 102还可以包括多路复用器110。多路复用器110可以是n对1多路复用器，其组合每个子adc 104的输出以根据由控制器112提供的控制信号来形成adc 102的输出信号。例如，基于由控制器112提供的控制信号，多路复用器110选择子adc 104的输出之一用于输出以组合子adc 104的输出以形成adc 102的时间交织输出。在其他示例中，adc 102可以不包括多路复用器110，而是adc 102可以提供每个子adc 104的输出信号作为adc 102的输出信号。在一些示例中，adc 102可以不包括多路复用器110，而是控制器112可以接收每个子adc 104的输出信号并且基于每个子adc 104的输出信号提供adc 102的输出信号。控制器112可以估计和/或确定子adc 104之间或之中的il失配和/或dc偏移，例如本文别处所描述的。为了执行估计，在一些示例中，控制器112可以接收每个子adc 104的输出信号(连接未明确示出)。在其他示例中，为了执行估计，控制器112可以在adc 102输出之前接收多路复用器110的输出，在这种情况下，控制器112可以提供adc 102的输出。基于估计的il失配和/或dc偏移，控制器112可以对子adc应用校正，例如经由失配加权简档、adc 102中任何合适信号的乘法、加法和/或减法、adc 102的采样时钟的模拟微调等。
[0019]
图2是根据各种示例将子adc映射到采样时钟的相位的图表200。在至少一些示例中，图表200适用于图1的adc 102和子adc 104的操作。因此，在描述图2时可以参考图1的部件和/或信号。图表200示出了adc 102的操作阶段，具有子adc 104与由这些相应子adc 104中的每一个接收的信号的相位之间的映射。如上所述，adc 102可以在至少三个阶段中操作
–
过渡阶段和估计阶段以及随机化阶段，过渡阶段和估计阶段中的每个阶段可以是周期性的并且包括每个子adc 104。过渡阶段和估计阶段可以各自在本质上是周期性的，使得它们可以统称为周期性阶段。例如，如上所述，adc 102可以在过渡阶段中连续操作子adc 104，即子adc 104-0、子adc 104-1、
……
、子adc 104-(n-1)以进行k次重复，并且在估计阶段中连续操作以进行nr次重复。对于子adc 104的子集，随机化阶段本质上可以是周期性的。例如，如上所述，adc 102可以在返回过渡阶段之前连续操作子adc 104-0、子adc104-1、
……
、子adc 104-(n-2)以进行m次重复。这三个阶段中的每一个都显示在图表200中。
[0020]
如上所述，adc 102可以通过控制相应的开关108来控制子adc 104连续操作。如图表200所示，在周期性阶段中，采样时钟(例如，控制开关108的时钟)的相位对应于对输入信号进行采样的子adc 104的位置。例如，子adc 104-0看到(例如，接收)采样时钟的相位0，子adc 104-1看到(例如，接收)采样时钟的相位1，
……
，并且子adc 104-(n-1)看到(例如，接收)采样时钟的相位(n-1)。对于图2中描绘的示例实施例，adc 102包括八个子adc 104(例如n＝8)。子adc在图2中被称为0(例如104-0)、1(例如104-1)、2(例如104-2)
……
7(例如104-7)。在该示例实施例中，如果adc102的采样频率约为每秒10千兆次采样(fs＝10gsps)，则每个子adc可以在小于fs的频率(例如fs/7)下操作。
[0021]
然而，在这种纯周期性方法中，在频率fs/n下可能存在挑战，其中fs是采样时钟的频率。因此，随机化阶段随机化哪个子adc 104看到采样时钟的哪个相位。
[0022]
例如，可以从受约束的列表中选择m，使得m是受约束的随机数。例如，可以从值的索引[0:(n-1)]中随机选择m。对于m次重复，adc 102然后可以控制开关108，使得子adc 104的子集接收输入信号。例如，adc 102可以控制开关108，使得子adc 104-0、子adc 104-1、
……
和子adc 104-(n-2)连续接收输入信号进行m次重复(或序列，如果每个序列不是精
确的重复)。以这种方式，给定子adc 104所看到的采样时钟的相位相对于同一子adc104在周期性阶段期间所看到的采样时钟的相位在重复阶段结束时移位了m。在完成第m次重复之后，可以从索引中移除值m，并且操作可以返回到过渡阶段。这种循环迭代操作可以继续，直到索引中的所有值都用完为止。在至少一些示例中，索引中的所有值都被用完(例如，索引为空，因为所有值都已被移除)指示adc 102的每个子adc 104已经看到采样时钟的每个相位。在至少一些示例中，随机化阶段，提供每个子adc 104看到采样时钟的每个相位，随机化adc 102的输出中的残余il杂散并且防止adc 102的输入信号对il失配估计的影响(例如，具有频率大约为fs/2n倍数的信号)。
[0023]
前面描述了一个示例，其中adc 102控制开关108使得子adc 104-0、子adc 104-1、
……
和子adc 104-(n-2)接收输入信号并且子adc 104-(n-1)被从操作中省略。然而，在其他示例中，其他控制组合可能是可能的。例如，子adc 104-(m)可以从随机化阶段的操作中省略，不同的子adc 104可以在随机化阶段的每次重复中省略，或者子adc 104中的任何其他合适的一个可以从随机化阶段的序列或多个序列的操作中省略。
[0024]
在至少一些示例中，如本文别处所述，基于在估计阶段期间获得的样本来估计周期性il失配和dc偏移。基于该估计，可以校正il失配和/或dc偏移，例如通过与子adc 104中的其他子adc 104不同地加权子adc 104中的一些子adc 104。此外，可以通过控制模拟微调来控制采样时钟的上升沿来校正时序失配。在至少一些示例中，根据交替的周期性和随机化阶段估计的il失配和/或dc偏移的校正可以将adc 102的输出中的残余il杂散的值减小到大约等于或小于adc 102的输出信号的本底噪声值。adc 102的输出信号的本底噪声可以是影响adc 102的噪声源的总和。
[0025]
图3是根据各种示例的用于adc操作的方法300的流程图。在至少一些示例中，方法300适用于图1的adc 102和子adc 104的操作。例如，基于方法300，adc 102和至少一些子adc 104可以例如由控制器112或与控制器112通信的另一个部件或设备来控制，以估计和/或校正子adc 104中的il和/或dc偏移失配。因此，在描述图3时可以参考图1的部件和/或信号。
[0026]
在操作302，adc 102在过渡阶段操作。在过渡阶段期间，可以禁用adc102的il估计。同样在过渡阶段期间，adc 102可以例如通过控制器112控制子adc 104(或开关108)，以周期性和顺序的方式操作每个子adc 104以进行k次重复。例如，adc 102可以控制子adc 104以{104-0、104-1、
……
、104-(n-1)}的序列操作，以进行序列的k次重复(例如，在一些示例实施例中，k＝1)。在完成第k次重复之后，方法300可以进行到操作304。在至少一些示例中，可以省略操作302，使得方法300在操作304开始。
[0027]
在操作304，adc 102在估计阶段操作。在估计阶段期间，可以启用adc102的il估计。il估计可以是周期性的il估计。因此，在估计阶段期间，adc 102可以继续控制子adc 104(或开关108)以便以周期性和顺序的方式操作子adc 104中的每一个以进行nr次重复。例如，adc 102可以控制子adc 104以便以{104-0、104-1、
……
、104-(n-1)}的序列操作，以进行序列的nr次重复。在完成第nr次重复之后，方法300可以进行到操作306。
[0028]
在操作306，adc 102确定每个子adc 104是否已经看到采样时钟的所有信号相位。在一些示例中，如上所述，adc 102可以通过确定索引集中是否留有任何值来做出确定。如果adc 102确定每个子adc 104没有看到采样时钟的所有信号相位(例如，如果索引集不为
空)，则adc 102保留索引集并且方法300进行到操作308。
[0029]
在操作308，选择m(例如，随机数，如上所述)。在至少一些示例中，从索引集中选择m，使得m是受索引集约束的受约束随机数。在一些示例中，在选择m之后，方法300进行到操作310。在其他示例中，在选择m之后，可以从索引集中移除值m并且方法300进行到操作310。
[0030]
在操作310，子adc 104的子集在m个连续序列中操作。在一些示例中，子adc 104的子集对于m个序列中的每一个可以是相同的。在其他示例中，子adc 104的子集可以在m个序列中的至少一些序列之间改变。在至少一些示例中，子adc 104的子集可以是子adc 104-0、
……
、子adc 104-(n-2)(如图2所示，其中在“adc选择”行中显示为“7”的子adc 104-7在随机化阶段不使用)。在其他示例中，子adc 104的子集可以是子adc 104中任何n-2个。在其他示例中，子adc 104的子集可以是子adc 104的任何n-x个，其中x是[1:n]中的任何合适的整数值。在进行到操作310之前未从索引集中移除m的示例中，在完成第m个序列之后，可以从索引集中移除值m并且方法300返回到操作302。
[0031]
返回到操作306，如果adc 102确定每个子adc 104已经看到采样时钟的所有信号相位(例如，如果索引集为空)，则方法300进行到操作312。
[0032]
在操作312，估计子adc 104的il失配和/或dc偏移。在至少一些示例中，il和dc偏移失配各自根据可以是基于参数或非参数的任何合适的周期性计算来估计，其范围在此不受限制。dc偏移估计可以在信号相位内以及跨信号相位进行平均。在至少一些示例中，对跨信号相位的dc偏移估计进行平均可以使dc偏移看起来类似于信号噪声，平均到大约为零的值。在估计il失配和/或dc偏移之后，方法300进行到操作314。
[0033]
在操作314，将校正系数提供给校正器。在至少一些示例中，校正器是控制器112的部件。在其他示例中，校正器是单独的硬件部件。例如，校正系数可以基于在操作312确定的估计。在将校正系数提供给校正器的操作之后，设置或重新初始化索引集以包括[0:n-1]范围内的整数并且方法300进行到操作308。校正器可以根据基于校正系数的任何合适的过程或多个过程对adc102中的任何一个或多个信号应用校正，其范围在此不受限制。
[0034]
图4是示出adc输出信号的频率与幅度图表400。在至少一些示例中，图表400示出了在没有如本文所述的随机化阶段的情况下adc 102的输出信号的示例。图表400包括以千兆赫(ghz)为单位表示频率的横轴(其中0表示adc 102的期望输出信号的频率)和表示adc的输出信号的fft值(以分贝为单位)的纵轴。图表400示出了在没有本文描述的随机化阶段的情况下adc 102的输出信号，包括具有高达大约-62分贝(db)的值的残余il杂散402。
[0035]
图5是示出adc输出信号的频率与幅度图表500。在至少一些示例中，图表500示出了adc 102的输出信号的示例，使得adc的输出信号的提供包括本文描述的随机化阶段的实施。图表500包括以千兆赫为单位表示频率的横轴(其中0表示adc 102的期望输出信号的频率)和表示adc输出信号的fft值(以分贝为单位)的纵轴。图表500示出了adc 102的输出信号，包括本文描述的随机化阶段的实施，包括具有高达大约-78db的值的残余il杂散502。因此，本文描述的随机化阶段的实施将残余il杂散502抑制了大约16db，如通过比较图表500与图表400所示。
[0036]
图6是示出adc输出信号的频率与幅度图表600。在至少一些示例中，图表600示出了adc 102的输出信号的示例，使得adc的输出信号的提供包括本文描述的随机化阶段的实施以及对估计的il失配的校正。图表600包括以ghz为单位表示频率(其中0表示adc 102的
期望输出信号的频率)的横轴和表示adc的输出信号的fft值(以分贝为单位)的纵轴。图表600示出了adc 102的输出信号，包括随机化阶段的实施和il失配校正(每个都如本文所述)，包括具有值大约等于或小于adc的输出信号的本底噪声的值的残余il杂散。因此，随机化阶段的实施和对il失配的校正(每个都如本文所述)有效地将残余il杂散抑制到与adc的输出信号中存在的噪声无法辨别的水平。
[0037]
在本说明书中，术语“耦合”可以涵盖实现与本说明书一致的功能关系的连接、通信或信号路径。例如，如果设备a提供信号以控制设备b执行动作，则：(a)在第一示例中，设备a直接耦合到设备b；或(b)在第二示例中，如果中间部件c不会显著改变设备a和设备b之间的功能关系，则设备a通过中间部件c间接耦合到设备b，因此设备b由设备a通过设备a提供的控制信号来控制。
[0038]“被配置为”执行任务或功能的设备可以在制造商制造时被配置(例如，编程和/或硬连线)以执行该功能和/或在制造后可以是由用户可配置的(或可重新配置)以执行该功能和/或其他附加或替代功能。配置可以通过设备的固件和/或软件编程，通过硬件部件的构造和/或布局以及设备的互连，或它们的组合。
[0039]
在本文中描述为包括某些部件的电路或设备可以改为适于耦合到那些部件以形成所描述的电路系统或设备。例如，描述为包括一个或多个元件的结构可以替代地仅包括单个物理器件内的半导体元件(例如，半导体管芯和/或集成电路(ic)封装)，并且可以适于耦合到至少一些其他元件以在制造时间或制造时间之后(例如由最终用户和/或第三方)形成所述结构。本文所述的电路可重新配置以包括被替换的部件以提供至少部分类似于在部件替换之前可用的功能的功能。
[0040]
虽然某些部件在本文中可能被描述为特定类型，但这些部件可以更换为其他工艺技术的部件。本文所述的电路可重新配置以包括被替换的部件以提供至少部分类似于在部件替换之前可用的功能的功能。除非另有说明，否则值之前的“约”、“大约”或“基本上”是指所述值的 /-10％。
[0041]
如本文所用，术语“端子”、“节点”、“互连”、“引脚”和“引线”可互换使用。除非有相反的特别说明，否则这些术语通常用于表示设备元件、电路元件、集成电路、设备或其他电子或半导体部件之间的互连或终端。
[0042]
在权利要求的范围内，对所描述的示例进行修改是可能的，并且其他示例也是可能的。