دانلود رایگان ترجمه مقاله تقسیم ADC بر اساس کالیبراسیون چند مرحله ای (آی تریپل ای ۲۰۱۵)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

۴٫ درجه بندی کاملا قطعی ADC دو بخشی
بر اساس تجزیه و تحلیل و نتیجه گیری از بخش سوم، یک درجه بندی چند مرحله ای کاملا قطعی ارائه شده است. این طرح درجه بندی به یک الگوریتم که از روش SMA با باقی مانده دو حالته قابل برنامه ریزی در اولین مرحله Pipeline استفاده می کند ،بستگی دارد. عناصر و روش های کالیبراسیون در آخر بحث شده است.

A. شیب متوسط عدم تطابق
روش SMA عدم تطابق خطای بهره بین دو کانال تقسیم را داخل حساب برآورد خطا بخش باقی مانده می برد. این برآورد خطا دقیق را با تشخیص محلی عدم تطابق خطای بهره بین بخش باقی مانده ازتقسیم مرحله فراهم می کند، و آن را برای تصحیح خطای مدارمرحله Pipeline بدون لحاظ تصحیح خطای عدم تطابق بهره بصورت دستی بین دو کانال تقسیم در سخت افزارمحاسبه می کند. این کاهش محدودیت LMS در بخش سوم بحث شده است.مفهوم شیب متوسط عدم تطابق (SMA) در شکل ۵ نشان داده شده است،که خروجی های دیجیتال و از کانال ADC دوبخشی و برای درجه بندی بخش مشخص در باقی مانده MDAC از کانال b ADC نشان داده شده است.
با استفاده از بیت های خام از مراحل ۱ تقسیم، دو خروجی درجه بندی در پس زمینه برای هر بخش درجه بندی شده مرحله از کانال مبدل مشخص شده است، آنالوگ همراه با خروجی متناظر کانال مبدل در شکل نشان داده شده است.شیب های بخش باقی مانده از هر دو کانال ADC تقسیم، و ، سپس محاسبه شده وپارامتراصلاح عدم تطابق خطای بهره برای تمامی بخش های باقی مانده توسط داده شده است

B. درجه چند مرحله ای بندی قطعی
برای درجه بندی چند مرحله به طور کاملا قطعی ، یک باقی مانده دو حالته قابل برنامه ریزی در اولین مرحله تقسیم Pipeline به کار گرفته شده است. این باقی مانده قابل برنامه ریزی بین مانده ۲٫۵ بیتی و نسخه شیفت داده شده از آن بسته به سیگنال کنترل حالت متناوب است همانطورکه در شکل ۳،نشان داده شده است. این حالت باقی مانده دربهره اسمی مرحله Pipline استفاده شده،اگرمرحله بهره پایین در نظر گرفته شده باشد در نتیجه نیازبه کوانتیزاسیون اضافی اجتناب می شود. این حالت ها در یک الگوریتم خاص برای آستانه تصمیم گیری از مرحله دوم Pipeline استفاده شده است، که خطاهای بهره محدود تقویت کننده و عدم تطابق خازن برای جلوگیری از اضافه شدن عیوب مرحله ۱ در برآوردخطاهای مرحله ۲، آشکار می شود.
مفهوم الگوریتم تشخیص خطا در مرحله ۲ برای کانال مبدل تقسیم در شکل ۶ نشان داده شده است. هر دو کانال تقسیم در مرحله اول Pipeline درحالت مانده ۲٫۵ بیتی در طول کالیبراسیون مرحله تقسیم ۲ پیکربندی شده است. برای درجه بندی مرحله دوم Pipeline، و با استفاده از بیت های خام مراحل، درجه بندی خروجی های دیجیتال در پس زمینه شناسایی برای برآوردخطا از یک بخش باقی مانده خاص تشخیص داده شده است همانطور که در بخش چهارم ارائه شده. این خروجی درجه بندی شده در یک مجموعه درجه بندی خاص مربوط به بخش باقی مانده درجه بندی شده ذخیره می شود. برای جلوگیری از خطای مدار در مراحل۱ Pipeline، خروجی این مجموعه درجه بندی برای همان بخش باقی مانده خطی در باقی مانده مرحله یک ذخیره شده است. این الگوریتم برای همه بخش های باقی مانده از مرحله ۲ از هر دو کانال ADCa وb دوبخشی تکرار شده است.

C. روش درجه بندی پس زمینه
روش کالیبراسیون را می توان در فلوچارت شکل ۷خلاصه کرد. اولین مرحله درجه بندی پرچم(Flag)را فراهم میکند، calen1برای مراحل ۱ و calen2 برای مراحل ۲، بررسی می شود. کنترل حالت باقی مانده، MCA و MCB، و کالیبراسیون پایانپرچم چرخه، calend1 و calend2، قبل ازچرخه کالیبراسیون چند مرحله ای مجددا تنظیم می شوند. کالیبراسیون مرحله دوم می تواندبه کالیبراسیون مرحله ۱ با استفاده از فراهم سازی پرچم calen2 پرش کند. چرخه کالیبراسیون برای مرحله ۲ با تنظیم حالت باقی مانده برای مراحل ۱ به حالت ۲٫۵ بیتی با استفاده از حالت کنترل MCA و MCB برای کانال ها به ترتیب شروع می شود. الگوریتم تشخیص خطا برای مرحله دوم باتشخیص۰۱ انجام شده است تا مجموعه کالیبراسیون حاوی کالیبراسیون شناسایی شده خروجی کامل شده و پرچم چرخه پایان کالیبراسیونcalend2 افزایش می یابد. خطاهای مرحله دوم سپس برای اصلاح store01 ذخیره شده و کالیبراسیون پرچم را برای بررسی مراحل یک calen1 فراهم میسازد. به طور مشابه، تشخیص خطاهای مرحله یک برای حالت های باقی مانده زمانی که سیگنال های کنترل حالت MCA وMCB هر دو به ۱ سپس به ۰ تنظیم شده است انجام می شود، و متناظر باخطاها برای اصلاحstore11 و store00 به ترتیب ذخیره می شود. این روش پس از آن برای درجه بندی پس زمینه پیوسته تکرارمی شود.
در این کار، دو مرحله درجه بندی در نظر گرفته شده، با این حال روش را می توان به مراحل دیگر در صورت لزوم تعمیم داد. این را می توان با معرفی یک باقی مانده دو حالته قابل برنامه ریزی در یک مرحله قبل از زیر کالیبراسیون انجام دادوهمان مفهوم الگوریتم کالیبراسیون می تواند استفاده شود.

۵٫ ملاحظات عملی و نتایج شبیه سازی شده
A. تاثیر نویز و دقت درجه بندی
معمولا کالیبراسیون دیجیتال به طور متوسط به تعداد معینی نمونه برای رسیدن به دقت کالیبراسیون نیاز دارد. split pipeline ADC 13 بیتی در MATLAB به منظور ببرسی تعداد میانگین لازم در درجه بندی پیشنهادی توسعه داده شده است. مبدل رفتاری از تقویت کننده بابهره کم در اولین مرحله از دو مرحله استفاده کرده است،و آفست مقایسه کننده های تصادفی در ADSC مدل شده اند.نویز حرارتی معدل ۷۴dB در ADC است.SNDR قبل از درجه بندی ۴۸٫۳dB است.
SNDR پس از کالیبراسیون باتعدادی از نمونه به طور متوسط در شکل ۸ رسم شده است.درسطح نویزADCمزبور ، شش میانگین برای بازگرداندن SNDR ADC که تقریبا همان SNR ازADC است کافی است ، توسط نویز حرارتی محدود شده است . تعداد کمی از متوسط ویژگی ها به طور کاملا قطعی در روش کالیبراسیون پیشنهادشده است، که خطاهای خطی ADC، با کدهای از دست رفته در سطح تصمیم گیری مقایسه کننده نشان داده شده است، که شناسایی و اصلاح بدون هیچ برآورد یا روش های تقریبی است.
دقت تشخیص قطعی و جبران کدهای گم شده را می توان بااستفاده از معادلات پیش زمینه برای روش پس زمینه ارائه شده بطور تجربی تاییدکرد. اندازه گیری آزمایشگاه در نمونه اولیه pipeline ADC 11 بیتی ۶۵ نانومتری انجام شده بود،که ADC در پیش زمینه با تشخیص و محاسبه کدهای مفقودی در سطح تصمیم گیری مقایسه کننده درجه بندی شده است،که همان روش درجه بندی split ADC پیشنهادی ما در پس زمینه است. برای انجام این،یک ورودی موج سینوسی کوتاه کند که تمام کدهای ADCبه عنوان سیگنال کالیبره استفاده شده است اعمال شده است، که اعمال کامل مقیاس ADC 6باراست، و در نتیجه کالیبراسیون با ۶ بار میانگین گیری از خطاهای تشخیص داده شده انجام شده است.
شکل. ۹ عملکرد ADC قبل و بعد از کالیبراسیون از دو مرحله اول نشان می دهد. شش میانگین برای بازگرداندن اعوجاج هارمونیکی کل ADC (THD) از ۵۸٫۲ دسی بل به ۷۲٫۷دسی بل با وجود نقص از backend ADC کافی بود، (به عنوان انشعاب در طیف خروجی ADC پس از کالیبراسیون آشکارشد، که به طور عمده ناشی از عدم تطابق خازن در مراحل backend بود). به عنوان پیشنهاد کالیبراسیون ADC دوبخشی پیاده سازی از همان روش تشخیص و جبران کدهای گم شده از طریق یک روش کاملا قطعی در پس زمینه، تعداد مورد نیازمیانگین برای بازگرداندن خطی بودن ADC بسته به سطح نویزADC،بسیار پایین است.