Yüksek hızlı analog- sayısal dönüştürücüler (ADC), analog fiziksel dünya ve dijital işlem alanları arasında sayısız gerçek zamanlı sistemlerde kritik köprüdür.Sürücükten [Döneticileri 5G hücresel altyapıya rehberlik eden radarlar ve yüksek bant genişliğine son dereceler, bu bileşenler, şu anda iki aşırı hız ve yüksek çözünürlükte sinyal işleme alanı ile sayısal bir şekilde işlememelidir.

Yüksek Hız ADC Kalibrasyonunda Temel Meydanlar

Yüksek hızlı ADC'nin kalibrasyonu, çok kanallık mimarilerin çeşitli karmaşıklıkları ile karşı karşıya olmalıdır. Bu zorluklar zamanlama belirsizliği, statik ve dinamik olmayanlıkları, çevresel bağımlılıklar ve modern multi-channel mimarilerin belirli kompleksleri ile karşı karşıya kalabilir.

Timing Uncertainty ve Saat Jitter

Bu nedenle, bir kaç sesin (bir frekansın) veya fikre (küresel) veya sûrenin (düşün) sûrenin (küresel) sûrenin (küresel) sûrenin) sûrenin (küresel) sûrenin) sûrenin (küresel) sûrenin) sûrenin (k) sûrenin) sûrenin (k) sûrenin) sûrenin (k) sûrenin) sûresi ile) sûresi ile ilgili olarak, sûrenin sûrenin sûresi ile sûresi ile ilgili olarak,

Statik doğrusal olmayanlıklar (INL ve DNL)

[FONT:0) Integral nonlinearity (INL)[DNTT:0)[DNL)[DNTD 3), ADC'nin ideal transfer eğriliğinden sapmaları tanımlar - özellikle de boru hattı ve flaş mimarisine sahiptir - bu sabitleme ve hesaplamalar için tüm sayısal olmayan düzeltmelere neden olur.

Dinamik Distortions ve Memory Effects

Statik INL/DNL'in ötesinde, yüksek hızlı ADCs, giriş frekansı ve yarıklık oranına göre değişen sinyale bağlı olarak işaret eden dönüştürücüler sergilemektedir. Common resources includeOSPD:0Conslew-rate limit), takip eden ve sahip devreler için sabit olmayan bir giriş, çıkış noktalarına bağlı olarak, doğrulayıcılar için doğrulayıcılar (DFLT) için doğrulayıcılar veya geçici olmayan bir uyarıda bulunanlar için doğrulayıcılar (örneğin, doğrulayıcılar)

Çevre Hassasiyeti

Yüksek hızlı ADCs sıcaklık, tedarik gerilimi ve hatta yaşlanmaya karşı hassastır. Güç dağıtım ağlarındaki sıcaklık katsayıları, kokaratörler ve örnekleme kapasitörler INL kalıplarını birkaç LSBs tarafından endüstriyel sıcaklık aralığı üzerinden değiştirebilir (------0.10C'ye +85°C'ye kadar) Gerilmeler, ADC'ye kadar sürekli olarak veri akışını değiştirirken sürekli olarak çalışır.

Multi-Channel ve Zaman-Intereard Systems

Tek bir çekirdek kapasitesinin ötesinde örnekleme oranları elde etmek (örneğin, >10 GS /s), sistem tasarımcıları genellikle zaman ayırmalı ADCs: Birden fazla alt örneklemeli standart, 100 fs siparişinde aynı girişleri örnekletir, yanlış eşleştirmeler (kullanıcı olmayan) doğrulanmış üç farklı sabitlemeler için (örneğin, tüm dijital zaman aralığı (resmi)

Kalibrasyon Teknikleri ve Çözümleri

Modern yüksek hızlı ADC kalibrasyon, dijital sinyal işleme, karışık-signal ayar ve adaptif algoritmaların bir karışımını kullanıyor. çözümlerin, sinyal yolunu tamamen arka planda tutan temel yaklaşımlara göre sıralanıyor.

Foreground vs. Plan Kalibrasyon

[FONT=0)Foreground kalibrasyon[[Dönetici:0) Belirli bir kalibrasyon modunda yapılır, genellikle başlangıç veya test sırasında. Bilinen bir referans sinyali (örneğin, çok fazlaton) uygulanır ve ADC hataları bir göz önünde bulundurularak yapılır.[Döneticileri ayarlanır ve kaydedilir.Bu yaklaşım, doğrulayıcılar için yüksek doğruluk sağlar, çünkü ölçüm süresi sınırsızdır.

Dijital Arka Plan Kalibrasyon Yaklaşımları

Endüstride birkaç dijital arka plan tekniğini kazandı:

  • [FONT:0]Least-mean-squares (LMS) adaptive filtreleme:), ideal ADC'nin referans modeli bir hata sinyali oluşturmak için kullanılır ve bir dijital tazminat filtresinin katları (örneğin, kazan ve düzeltme) güncellenir.
  • [FONT:0)Kural- bazlı kalibrasyon: Bilinen bir sahte kanal çıktısını enjekte ederek (veya sinyalin kendi korelasyon yapısını kullanarak), denge ve yanlış eşleştirmeler elde edebilir.
  • [FONT:0]Histogram tabanlı kalibrasyon: Çıktı kodu onuntogramı beklenen bir dağıtımla kıyaslanır (örneğin, çoklu giriş için üniforma, veya sineformasyon için). Deviations INL hataları gösterir ve düzeltme masası ideale uygun olarak yapılır.Bu yöntem sabit ve giriş sinyali sabit olup bilinmemektedir.
  • [FONT:0)Blind skew kalibrasyonu:[Döntilmiş ADCs, kör algoritmaları belirli frekanslarda (örneğin, birden fazla) bir sinyale ihtiyaç duymadan enerjiyi sömürendir.

Karma-Signal Kalibrasyon Teknikleri

Tüm kalibrasyonlar dijital alanda tamamen yapılabilir. Karma-signal teknikler sayısallaştırmadan önce hataları azaltmak için analog ön uçları ayarlar:

  • [FONT:0)Programlanabilir kapasitör diziler: Boru hattı ADC'lerde, örnekleme kapasitesi veya büyüklüğü, DNL ve INL'yi kaynakta doğru şekilde geliştirmek için kırılabilir.
  • [FONT:0]On-çip referans DACs:[DÜT:1] Bir hassas gerilim referansı her aşamada etkili kazançları ölçmek için yapılır ve sahne kalıntılarının kazanılması buna göre kesilir.
  • [DLL)AFLT:0)Analog kilit döngüleri geciktirir (DLL): [DLLS: [DLLs): [DLLS:DLLS:DLLS) Zaman zaman ayarlı ADCs, analog DLLs her alt-ADC için örnekleme saati aşamasını sağlar. Kontrol gerilimi, bir dijital kalibrasyon motoru tarafından güncellenir.

Bu karışık imzalı düzeltmeler dijital post-işlemine yük azaltır ve daha iyi enerji verimliliği elde edebilir çünkü veriler ölçümlendikten önce hata düzeltilir.

Çevre Değişiklikleri için Adaptif Kalibrasyon

Sıcaklık ve tedarik varyasyonları boyunca doğruluk sağlamak için, kalibrasyon sürekli olarak ayarlanmalıdır.Bir yaklaşım yavaş sürüklenme filtrelerini izlemek için uyarılır.(Döneticileri) ADC'de ölmek ve çok küçük bir şarj cihazı kullanmak, kalibrasyon motorunun kendi gürültüyü sürekli olarak tanıtmasına olanak sağlar.Bir yaklaşım yavaş yavaş yavaş yavaş yavaşlandığından beri:3'e kadar hızlanır.

Zaman-Intereard ADCs'in Kalibrasyonu

Zamanlı ADC'lerin yüksek hızlı sistemlerde prominasyonları göz önüne alındığında, özel çözümler ortaya çıktı.Uygunsuz, en basit arka plan tekniği, uzun bir süre boyunca ortalama olarak her kanal çıktı; dc sayısal kombinasyon ve düşük geçit yapısı[Dönderilen) her kanaldaki hataları tespit eden bir diğer giriş yöntemiyle doğrulayıcı ve doğrulayıcılar arasındaki farklar arasındaki fark edilir.

Pratik Uygulamayı Değerlendirme

Gerçek zamanlı bir sistemde kalibrasyon yapmak, donanıma geri dönüş, gecikmeliliğe ticaret yapmak ve zaman test etmek zorundadır. Mühendisler, uygulama ve ne kadar dijital mantık kalibre etmeye karar vermelidir.

Kalibrasyon Overhead ve Latency

Her kalibrasyon algoritması mantık kapıları, bellek ve güç tüketmektedir.Spektif olarak INL için düzeltmeler 2)[Dönetici: 1 ) Geçim süresine çalışan bir bellek (bir yerde N ADC kararı) - 12bit ADC için bu 4096 giriş, hangi mütevazidir. ancak, hafıza efektleri için tam Volterra bazlı düzeltmeler ADC saat gecikmeli sistemlerde çalışan yüzlerce çoklu gecikme süresini gerektirir.

On-Chip vs. Off-Chip Kalibrasyon

Birçok yüksek hızlı ADCs, sabit bir diziyi yürüten kalibrasyon mantığını birleştirir, limitli bir davranışı garanti eder ve ADC'nin bir standalone öz-calibating modülü olarak çalışmasını sağlar.Ing-chip kalibrasyonu genellikle sabit bir dizi uygular - kalibrasyon algoritmasını garanti eder, limitli bir şekilde yapılır ve test eder.

Test ve ölçüm

ADC kalibrasyonunun etkinliğini doğrulamak yüksek kaliteli bir test ortamı gerektirir. Signal jeneratörleri test edilen ADC'den daha düşük aşama gürültüsü ve bozulmamalıdır; aksi takdirde, kalibrasyon hataları maskelenebilir. Tipik bir kurulum analiz için ADC çıktısını yakalamak için bir paket içerir.For time-interfaceT:2low-noise sinüsoidal sinyal kaynağı).

Future Yol Tarifi

Veri oranları tırmanmaya devam ettikçe - ADC'ler araştırma göstericilerine 128 GS /s ulaşır - kalibrasyon teknikleri gelişiyor.ETHFLT:0)Makine öğrenme[Dönersiz düzeltmeler için araştırılıyor, bir sinir ağı bilinen bozulmalara ve daha sonra ADC çıkışına gerçek zamanlı olarak uygulanıyor.Bu yaklaşım karmaşık, sinyale bağlı hataları analiz etmek zor olabilir.In-field öz-califrasyon, ADC'nin kendi sayısal çıktısını kullandığı yerde, standart haline getiriyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Gerçek zamanlı sistemler için yüksek hızlı ADC'ler, analog tasarıma dokunan çok yönlü bir mühendislik problemidir, dijital sinyal işleme ve sistem mimarisi. Zorluklar - saat jitter ve statik doğrusal olmayanlıklar zaman zaman ayarlandığında - bir optimizasyon ve daha yüksek çözünürlükte bir kombinasyon talep eder, hem dijital hem de karma-signal. Başarılı kalibrasyonu ADC, çevresel aşırılık ve operasyonel yaşam boyunca teorik performans sağlar. Sistem gereksinimlerine karşı çalışır.Sistem gereksinimlerine karşı çalışırken, daha geniş bantlı ve yüksek çözünürlükte bir yenilik talep eder.

Ek derinlik için, bu kaynaklara bakınız:

  • [FONT=0)Analog Cihazları - Yüksek Hız ADCs'lerin Kalibrasyonu[Dönem: 1)
  • [FONT=0)Texas Instruments - Plan Kalibrasyon Zaman-Intereard ADCs).
  • [FONT=0)Wikipedia - ADC Hataları).