利用片上电路的ADC自校准和方法与流程

本公开总体上涉及模数转换器(adc)电路。更具体地说，本公开涉及利用片上电路的adc自校准和方法。

背景技术：

1、adc是将模拟信号转换为数字信号的电路。需要对此类电路进行校准，例如通过使用已知的参考值并计算校准增益、时序和偏移来补偿子通道之间的不匹配。典型的宽带adc由模拟前端(afe)和许多数字化仪构成。例如，afe的主要构建模块是其输入匹配、缓冲器以及典型的16个交错式采样保持(t/h)开关和驱动器。由于制造工艺的不同，这16个t/h和驱动器的行为方式并不完全相同。除了afe之外，所述数字化仪也存在工艺变化。所述工艺变化表现为交错误差，包括但不限于增益、时序和偏移误差。如果不校正这些交错误差，adc的整体性能就会具有很差的信噪比(snr)。通常，为了改善由交错误差而导致的信噪比下降，会注入已知的同步正弦信号，并通过校准校正数字域或模拟域中的误差。正弦信号的锁定注入成本高昂，这是因为其需要使用昂贵的设备和人工干预进行精准设置。换言之，adc增益、时序和偏移校准是通过从外部源注入来执行的。这需要专门的测试台，该测试台包括合成器、功率分配器、平衡-不平衡转换器、接口线束等。该测试台还需要人工干预来设置和运行校准过程。当然，这种方法既复杂又昂贵。

技术实现思路

1、本公开涉及利用片上电路的adc自校准和方法。这种方法消除了上述制造过程中昂贵且复杂的用于校准的设置。这是通过创新的具有校准算法的片上电路设计实现的。片上电路和校准算法协同工作，通过减少交错误差来提高adc的snr。在实施例中，用于adc自校准的片上电路包括由一个或更多个控制信号控制的校准源和被配置为将校准源连接到输入路径的一个或更多个开关。校准源能够是同步的或者异步的，并且存在基于所述校准源的相应校准过程。

2、在实施例中，模数转换器(adc)包括多个adc通道，这些adc通道通过隔离的功率合路器连接到工作信号输入；片上电路，其包括连接到该隔离的功率合路器的校准源；以及一个或更多个开关，其被配置为使adc在工作模式和校准模式之间切换。所述一个或更多个开关能够被设置成使得：在校准模式下，工作信号输入与隔离的功率合路器断开连接并且片上电路连接到隔离的功率合路器；在工作模式下，工作信号输入连接到隔离的功率合路器并且片上电路与隔离的功率合路器断开连接。在校准模式下，片上电路能够被配置为向多个adc通道提供测试信号，以确定所述多个adc通道中的交错误差。所述交错误差能够存储在与adc关联的寄存器中。

3、adc还能够包括被配置为设定工作模式和校准模式中的一个。adc还能够包括被配置为调整校准源的校准频率的控制信号。所述一个或更多个开关包括第一开关和第二开关，所述第一开关连接来自工作信号输入的路径，或者与来自工作信号输入的路径断开连接，所述第二开关连接来自校准源的路径，或者与来自校准源的路径断开连接。adc还能够包括在校准源和隔离的功率合路器之间的放大器。

4、校准源能够提供异步信号。片上电路能够被配置为通过窗口函数使数据平滑以避免频谱泄漏、峰值搜索以发现振荡器频率、以及由于窗口函数而重新缩放交错误差来提取峰值信号和噪声成分。校准源能够提供同步信号。校准源能够是环形振荡器。片上电路能够被配置为在频域和时域的一个中执行校准。adc能够在20千兆样本/秒或以上工作。

5、在另一实施例中，用于校准包括片上电路的模数转换器(adc)的方法包括：接收adc转换器上的控制信号，其中，片上电路包括连接到隔离的功率合路器的校准源，该隔离的功率合路器连接到多个adc通道；响应于控制信号，使工作信号输入与所述多个adc通道断开连接，并使片上电路连接到所述多个adc通道；以及向所述多个adc通道提供测试信号，并基于测试信号向adc转换器中的寄存器提供交错误差。

6、该方法还能够包括：读取寄存器以获得交错误差，基于交错误差调整adc；并且发出控制信号以启用工作模式，在所述工作模式下，工作信号输入连接到隔离的功率合路器并且片上电路与隔离的功率合路器断开连接。该方法还能够包括调整校准源的校准频率。校准源能够提供异步信号或同步信号。

7、在另一实施例中，相干光调制解调器包括数字信号处理器(dsp)以及一个或更多个模数转换器(adc)，每个adc包括多个adc通道，所述adc通道通过隔离的功率合路器连接到工作信号输入；片上电路，其包括连接到该隔离的功率合路器的校准源；以及一个或更多个开关，其被配置为使adc在工作模式和校准模式之间切换。

技术特征：

1.一种模数转换器adc(5)，其包括：

2.根据权利要求1所述的adc(5)，其中，所述一个或更多个开关(28、32)被设置成使得：

3.根据前述权利要求中任一项所述的adc(5)，其中，在所述校准模式下，所述片上电路(10)被配置为向所述多个adc通道(12、14)提供测试信号，以确定所述多个adc通道(12、14)中的交错误差。

4.根据权利要求3所述的adc(5)，其中，所述交错误差存储在与所述adc相关联的寄存器中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的adc(5)，还包括

6.根据前述权利要求中任一项所述的adc(5)，还包括

7.根据前述权利要求中任一项所述的adc(5)，其中，所述一个或更多个开关包括

8.根据前述权利要求中任一项所述的adc(5)，还包括

9.根据前述权利要求中任一项所述的adc(5)，其中，所述校准源(20)提供异步信号。

10.根据权利要求9所述的adc(5)，其中，所述片上电路(10)被配置为通过窗口函数使数据平滑以避免频谱泄漏、峰值搜索以发现振荡器频率、以及由于窗口函数而重新缩放交错误差来提取峰值信号和噪声成分。

11.根据前述权利要求中任一项所述的adc(5)，其中，所述校准源(20)是环形振荡器。

12.根据前述权利要求中任一项所述的adc(5)，其中，所述片上电路(10)被配置为在频域和时域中的一个中执行校准。

13.根据前述权利要求中任一项所述的adc(5)，其中，所述adc(5)以20千兆样本/秒或以上工作。

14.一种用于校准根据前述权利要求中任一项所述的(5)的方法，其包括利用所述片上电路(10)测试所述多个adc通道(12、14)以确定交错误差的步骤。

15.一种相干光调制解调器(100)，其包括：

技术总结
一种模数转换器ADC(5)，其包括：多个ADC通道(12、14)，其通过隔离的功率合路器(18)连接到工作信号输入(16)；片上电路(10)，其包括连接到所述隔离的功率合路器(18)的校准源(20)；和一个或更多个开关(28、32)，被配置为使所述ADC(5)在工作模式和校准模式之间切换。所述一个或更多个开关(28、32)被设置成使得：在校准模式下，所述工作信号输入(16)与所述隔离的功率合路器(18)断开连接并且所述片上电路(10)连接到所述隔离的功率合路器(18)；并且在工作模式下，所述工作信号输入(16)连接所述到隔离的功率合路器(18)并且所述片上电路(10)与所述隔离的功率合路器(18)断开连接。在校准模式下，所述片上电路(10)被配置为向所述多个ADC通道(12、14)提供测试信号，以确定所述多个ADC通道(12、14)中的交错误差。

技术研发人员：阿拉温坦·维涅斯瓦兰,丹尼尔·波勒克斯
受保护的技术使用者：希尔纳公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19