分组。1 2,1 范数所表示的概念就是讲X分成C个组，每组单独求2范数，最后对每组的2范数进行求和。对 于基于12>1范数的优化求解问题与1范数的求解模型相似，在信号x满足组稀疏条件且等效 观测矩阵A满足RIP条件下可以等价转化为：
[0049] minx| |x| 12,1, s. t. Ax = y (2)
[0050] 在考虑重构误差的条件下，模型为：
[0051] minx| |x| |2,i，s.t. | |Ax_y | 丨2〈￡ (3)
[0052]进一步化简等价为：
⑷
[0054]弓丨入额外变量z，将问题转化为
(5)
[0056]考虑到目标函数只有一个变量，但迭代的变量有两个，所以进一步经函数转化为 增广拉格朗日形式：
[0058]其中AieRN、A2eRM为迭代乘子，为步长系数。因为x，z不相关，所以可以进一 步的将目标进行x、z分离，将问题化简为两个子问题：
[0059] X为变量的
[0061 ] Z为变量的
[0063] 记
巾i是x稀疏表示矩阵 的基底，为
，对AU2进行迭代更新。
[0064]在实际的电路实现中，电压缓冲器的压降和电容阵列失配等问题会干扰测试的准 确性。这些非理想因素会带来性能的恶化，其中积分电容失配和缓冲器压降会引起积分的 不准确，进而影响恢复效果。根据估算，积分系数的偏差在2-3%。需要对此进行校准。假设 输入信号是一个幅值归一化的正弦信号，输入信号与采样频率无关，可以认为采样值是在 正弦信号上任意取点，且每个点之间相互独立，那么采样值就独立服从一个均值为0,方差 为0.5的随机分布。根据中心极限定理，M个期望为y方差为 〇2的独立同分布的随机值叠加， 结果近似服从正态分布
C4-8)
[0066]因此对于第k个观测的支路来讲，其输出结果yk应该服从
，本发明根据s帧 的观测结果yklyk2~yks估算，有
，成是对4/2M的无偏估计，所以可以使用 ak = VWtffc进行估算。因为高斯分布的方差应该服从开方分布，所以可以对结果进行假设 检验，假设。k=。〇，下一个s帧的结果的方差成则有
(4-9)
[0068]那么根据设定的拒绝域就可以判定之前的估值是否准确。对于不准确的结果，进 行更新，更新为ak = 7财(％2 - O可以将整体的算法表述为：
[0071]其特征在于，利用压缩采样理论，量化器的工作频率可以低于处理信号的Nyquist 采样频率，针对将压缩采样理论应用到硬件实现中的具体问题，提出了"信号观测一一误差 估计一一信号校准一一信号恢复"的信号处理流程，在信号观测即压缩采样量化流程设计 中，提出了多路并行采样、模拟域积分，单一量化器量化的电路实现结构。
【主权项】
1. 一种采用采样量化电路的压缩采样模数转换器，其特征在于该压缩采样模数采样转 换器中的量化电路包括N个随机采样支路和一个量化器，每个随机采样支路由N个随机采样 开关、N个模拟积分器、N个输出控制开关、量化器、随机米样控制信号发生器和输出时钟组 成，所述的N个模拟积分器的输入端分别通过N个随机米样开关与模拟信号输入相连，N个模 拟积分器的输出端分别通过N个输出控制开关与所述的量化器的输入端相连，量化器的输 出端输出数字信号;所述的N个随机采样开关分别与所述的随机采样控制信号发生器相连， 所述的N个输出控制开关分别与所述的输出时钟相连。2. 如权利要求1所述的压缩采样模数转换器，其特征在于所述的随机采样支路中的采 样开关和模拟积分器为受控开关电容积分器，米用全差分结构，实现对信号的{-1，1}加权 控制，由运算放大器、积分电容以及受控开关构成，将受控开关两端分别命名为左端和右 端，输入信号由两个输入端VIP和VIN接入，VIP端口与受控开关Φ 2和受控开关Φ 4左端相连， VIN端口与受控开关Φ i和受控开关Φ 5左端相连，受控开关Φ i和受控开关Φ 2右端与受控开 关Φ 3左端相连，受控开关Φ 4和受控开关Φ 5右端与受控开关Φ 6左端相连，受控开关Φ 3左端 通过积分电容C1连接到共模输入电压VCM上，受控开关Φ6左端通过积分电容C2连接到共模 输入电压VCM上，受控开关Φ 3右端连接运算放大器正输入端，受控开关Φ 6右端连接运算放 大器负输入端，运算放大器正负输入端之间通过电容Φ相连，正负输出端之间通过电容 〇。2相连，正相输入输出端之间通过反馈电容C3相连，负相输入输出端之间通过反馈电容C4 相连，运算放大器正负相输出信号通过输出端口 VOP和VON输出。3. 如权利要求2所述的压缩采样模数转换器，其特征在于所述的输出控制开关可由乒 乓式模拟电压寄存器实现，由积分电容及单联双控开关组成，两个积分电容电容下端接地， 积分电容C1正端与单联双控开关中间端相连，积分电容C2正端与单联双控开关^中间 端相连，两个单联双控开关左端都与信号输入端相连，双控开关右端都与积分电容Φ。左端 相连，积分电容Φ。右端则连接到输出端，通过控制积分电容Φη和积分电容^在两端之间 交替开闭，使得两个积分电容交替保持输入电压，并交替输出。4. 如权利要求2所述的压缩采样模数转换器，其特征在于所述的量化器为逐次逼近模 数转换器实现，采用全差分结构，包括采样开关、数模转换器、比较器以及逻辑控制四部分 组成。逐次逼近模数转换器的基本思想是对输入信号做二分查找，即对输入信号每次与数 模转换器产生的当期搜索范围的中值进行比较，根据比较结果确定下一次比较的搜索范 围，通过多次比较逐次地逼近输入信号，搜索范围逐步减小到量化步长。5. 如权利要求2所述的压缩采样模数转换器，其特征在于所述的随机采样控制信号发 生器为Μ序列发生器，采用线性移位寄存器阵列结构，将Ν个寄存器首尾相连并引入反馈结 构，即组成一个Ν级Μ序列发生器，引入控制电平V T，用来消除锁死状态，进行全局的同步，VT 长时间为高可以使得寄存器状态全部置为1状态，通过控制Vt的电平状态用来同步 Fabonacci序列产生器的状态，在恢复系统中进行观测矩阵的同步恢复。
【专利摘要】本发明是一种用于压缩采样模数转换器的采样量化电路，属于混合信号集成电路设计技术领域。本发明提出了“信号观测——误差估计——信号校准——信号恢复”的进行误差校准的信号处理流程以及多路并行采样、模拟域积分，单一量化器量化的采样量化电路实现结构。该采样量化电路结构将所有模拟采样、积分的结果依次输入到同一个量化器中，有效减少了多路量化过程中的失配问题，降低了压缩采样模数转换器系统实现的复杂度，采样及量化电路的分模块设计，提高了各模块设计的独立性和通用性。
【IPC分类】H03M1/54, H03M1/38
【公开号】CN105720987
【申请号】CN201610031779
【发明人】李冬梅, 韩晨曦, 魏经纬
【申请人】清华大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月18日