一种多维度多路模数转换器校准方法、装置及电子设备

本技术涉及通信，尤其涉及一种多维度多路模数转换器校准方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、自从冗余位的概念被提出并实现了1.5位/级结构以来，流水线模数转换器(adc)中对比较器的要求已大大放宽。此后，流水线adc逐渐从概念走向实践，并在很长一段时间内成为高速和高精度adc的首选结构。但随着无线通信、高端仪器仪表、合成孔径雷达等领域的快速发展，上述应用场景对adc的精度提出了更高的要求。如何准确地校准流水线adc中存在的误差以提高整体精度已成为研究热点。

2、图1示出了一种传统流水线adc的基本架构示意图，如图1所示，基本架构由顺序转换输入信号的多个流水线级组成，每个级主要由子adc、子数模转换器(dac)、减法器和乘法器组成。通常，子dac、减法器和乘法器也称为多路数模转换器(mdac)。

3、mdac作为一个非常重要的组件，是流水线adc误差的主要来源。首先，由于集成电路制造技术的限制，不可避免的会出现电容失配，mdac中由电容失配引起的dac误差和静态级间增益误差通常不会随温度和电压而变化，通常可以通过前台方法进行校准，但准确获得补偿系数相对困难。同时，运算放大器(op-amp)的增益随温度和电压的变化而变化，导致动态级间增益误差。因此，需要实时后台校准，动态级间增益误差最常见的后台校准是伪随机数(pn)注入校准，其主要利用pn的统计特性提取流水线adc的级间增益误差，然而，电容失配导致的pn注入补偿不准确将导致adc性能的恶化和动态级间增益误差的后台校准不准确。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种多维度多路模数转换器校准方法、装置及电子设备，以解决现有常见mdac中由电容失配引起的dac误差和静态级间增益误差通常不会随温度和电压而变化，通常可以通过前台方法进行校准，但准确获得补偿系数相对困难，以及电容失配导致的pn注入补偿不准确将导致adc性能的恶化和动态级间增益误差的后台校准不准确的问题。

2、第一方面，本技术提供一种多维度多路模数转换器校准方法，所述方法包括：

3、基于采样电容对应的第一失配电容估计系数、pn注入电容对应的第二失配电容估计系数，结合级间增益估计值确定第一模数转换数字代码对应关系；

4、基于噪声补偿系数，结合所述第一模数转换数字代码对应关系，确定第二模数转换数字代码对应关系；

5、基于所述第二失配电容估计系数和所述噪声补偿系数对最小均方算法迭代环路对应关系进行更新，确定目标最小均方算法迭代环路对应关系；

6、基于所述第二模数转换数字代码对应关系，结合所述目标最小均方算法迭代环路对应关系对所述多路模数转换器进行校准。

7、采用上述技术方案的情况下，本技术实施例提供的多维度多路模数转换器校准方法，通过基于采样电容对应的第一失配电容估计系数、pn注入电容对应的第二失配电容估计系数，结合级间增益估计值确定第一模数转换数字代码对应关系；基于噪声补偿系数，结合所述第一模数转换数字代码对应关系，确定第二模数转换数字代码对应关系；基于所述第二失配电容估计系数和所述噪声补偿系数对最小均方算法迭代环路对应关系进行更新，确定目标最小均方算法迭代环路对应关系；基于所述第二模数转换数字代码对应关系，结合所述目标最小均方算法迭代环路对应关系对所述多路模数转换器进行校准，可以实现电容失配和静态级间增益误差补偿，并可以成功地与后台校准相连接，实现动态级间增益误差的补偿，有效地校准dac误差和级间增益误差。

8、在一种可能的实现方式中，所述基于采样电容对应的第一失配电容估计系数、pn注入电容对应的第二失配电容估计系数，结合级间增益估计值确定第一模数转换数字代码对应关系，包括：

9、确定所述采样电容对应的所述第一失配电容估计系数；

10、确定所述pn注入电容对应的所述第二失配电容估计系数；

11、基于所述第一失配电容估计系数、所述第二失配电容估计系数，结合级间增益估计值确定第一模数转换数字代码对应关系。

12、在一种可能的实现方式中，所述基于噪声补偿系数，结合所述第一模数转换数字代码对应关系，确定第二模数转换数字代码对应关系，包括：

13、确定所述pn注入电容对应的所述噪声补偿系数；

14、基于所述噪声补偿系数，结合所述第一模数转换数字代码对应关系，确定第二模数转换数字代码对应关系。

15、在一种可能的实现方式中，所述第一模数转换数字代码对应关系，包括：

16、

17、其中，表示所述采样电容对应的所述第一失配电容估计系数；cd表示所述pn注入电容对应的所述第二失配电容估计系数；do表示所述模数转换数字代码；g1表示当前所述级间增益估计值；w1表示每一级电容权重；表示第一级采样电容的数字码；dbackend表示后级流水级数字码；dpn表示pn注入电容的数字码。

18、在一种可能的实现方式中，所述第二模数转换数字代码对应关系，包括：

19、

20、其中，所述表示当前级对应的数字码；wj表示当前级对应的电容权重；α表示pn注入电容的缩放系数估计值；表示第二级数字码当取不同值时的pn注入噪声补偿系数。

21、在一种可能的实现方式中，所述目标最小均方算法迭代环路对应关系，包括：

22、和

23、其中，所述μ表示步进系数，所述g1(n+1)表示下一级级间增益估计值；所述g1(n)表示当前级级间增益估计值；dob表示进行pn注入补偿后的后级数字码。

24、第二方面，本技术还提供一种多维度多路模数转换器校准装置，所述装置包括：

25、第一确定模块，用于基于采样电容对应的第一失配电容估计系数、pn注入电容对应的第二失配电容估计系数，结合级间增益估计值确定第一模数转换数字代码对应关系；

26、第二确定模块，用于基于噪声补偿系数，结合所述第一模数转换数字代码对应关系，确定第二模数转换数字代码对应关系；

27、第三确定模块，用于基于所述第二失配电容估计系数和所述噪声补偿系数对最小均方算法迭代环路对应关系进行更新，确定目标最小均方算法迭代环路对应关系；

28、校准模块，用于基于所述第二模数转换数字代码对应关系，结合所述目标最小均方算法迭代环路对应关系对所述多路模数转换器进行校准。

29、在一种可能的实现方式中，所述第一确定模块包括：

30、第一确定子模块，用于确定所述采样电容对应的所述第一失配电容估计系数；

31、第二确定子模块，用于确定所述pn注入电容对应的所述第二失配电容估计系数；

32、第三确定子模块，用于基于所述第一失配电容估计系数、所述第二失配电容估计系数，结合级间增益估计值确定第一模数转换数字代码对应关系。

33、在一种可能的实现方式中，所述第二确定模块包括：

34、第四确定子模块，用于确定所述pn注入电容对应的所述噪声补偿系数；

35、第五确定子模块，用于基于所述噪声补偿系数，结合所述第一模数转换数字代码对应关系，确定第二模数转换数字代码对应关系。

36、第二方面提供的多维度多路模数转换器校准装置的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的多维度多路模数转换器校准方法的有益效果相同，此处不做赘述。

37、第三方面，本技术还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；和其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行第一方面任一可能的实现方式描述的多维度多路模数转换器校准方法。

38、第三方面提供的电子设备的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的多维度多路模数转换器校准方法的有益效果相同，此处不做赘述。