基于采样间隔差值统计的采样时间误差检测系统
技术领域
本发明涉及一种采样时间误差检测系统,特别涉及一种基于采样间隔差值统计的采样时间误差检测系统。
背景技术
多通道模数转换器逐渐成为模数转换器的主流构架,多通道的结构能够有效显著的提升模数转换器的采样效率,但是其所带来的通道间的失配会显著影响其转换数字结果的精度。为了校正通道间的误差,数字检测和相应的校正技术广泛的应用于多通道模数转换器系统中,为了得到高精度的转换信号,系统往往需要对多通道间的失配误差进行校正。
通道的采样时间失配产生是由于通道间的失配造成的,为了校正该采样时间失配误差,需要分别进行采样时间误差的检测和采样时间误差的校正,在现有的技术研究和趋势中检测采样时间误差均是采用模数转换器转换后的数字信号来提取通道间的时间失配误差。
在传统的通道间失配误差的检测中,往往采用通道间信号的相关函数来检测通道间的采样失配误差,但是采用通道间信号的相关函数来检测对信号本身的统计特性有要求,需要信号满足一定的统计特性,比如信号的带宽需要有限,或者满足信号统计特性的稳态特性。这些特性的要求在一定程度上都限制了检测算法的应用范围。同时自相关运算需要进行乘法运算,在高精度的通道间采样时间误差提取中需要消耗极大的硬件资源。
在时分交替结构的转换器中由于通道间往往存在着失配,使得在多通道交织的模数转换器中需要采用各种校正方法来校正通道间失配造成的影响,其中失配校正的重点就是采样时间误差的校正,如图1所示,传统的采样时间误差的检测算法是基于信号的自相关函数,但是自相关函数会显著的依赖着输入信号的统计特性,当输入信号具有非平稳或者宽带特性时,检测算法往往具有局限性。
发明内容
为了解决通道间采样时间的自相关失配检测算法的对信号输入特性的要求,降低传统方式的硬件消耗,采用基于采样间隔差值统计的幅度提取方法来对通道间的失配误差进行提取。从而避免了因信号统计特性导致通道间失配检测算法的失效。同时本发明由于采用了通道间采样幅度差值进行通道间采样失配误差的检测,相对于传统的采样时间误差检测算法具有硬件设计简单以及硬件开销小的优点。
本发明所提供的一种基于采样间隔差值统计的采样时间误差检测系统,包括:检测器、第一二倍插值器、第二二倍插值器、校正滤波器及第四加法器,第一采样后信号与检测器的第一输入端及第一二倍插值器的输入端均相连,第二采样后信号与检测器的第二输入端及第二二倍插值器的输入端均相连,所述第一二倍插值器的输出端与第四加法器的第一输入端相连,所述第二二倍插值器的输出端与校正滤波器的输入端相连,所述校正滤波器的输出端与第四加法器的第二输入端相连,所述第四加法器的输出端用于输出合并的校正后信号,其中所述第一采样后信号及第二采样后信号是通过对同一个输入信号由相位相差180度的采样信号对其进行采样而得到,所述检测器用于接收第一及第二采样信号并对其进行处理以得到通道间误差信息,所述校正滤波器用于根据输入的通道间误差信息调整其校正值,以调整其输出的信号。
其中,所述检测器包括第一延迟器、第二延迟器、第一加法器、第二加法器、第三加法器、第一最大值提取单元及第二最大值提取单元,所述第一采样后信号与第一加法器的第一输入端及第一延迟器的输入端均相连,所述第二采样后信号与第二延迟器的输入端相连,所述第二延迟器的输出端与第一加法器的第二输入端及第二加法器的第一输入端均相连,所述第一延迟器的输出端与第二加法器的第二输入端相连,所述第一加法器的输出端与第一最大值提取单元的输入端相连,所述第二加法器的输出端与第二最大值提取单元的输入端相连,所述第一最大值提取单元的输出端与第三加法器的第一输入端相连,所述第二最大值提取单元的输出端与第三加法器的第二输入端相连,所述第三加法器的输出端与校正滤波器的控制端相连,用于输出通道间误差信息给校正滤波器。
其中,每一最大值提取单元包括一比较单元和一寄存器。
其中,所述第一加法器用于将经过第二延迟器延迟处理后的第二采样后信号与经过第一延迟器延迟处理后的第一采样后信号进行相减处理。
其中,所述第二加法器用于将经过第二延迟器延迟处理后的第二采样后信号与第一采样后信号进行相减处理。
其中,所述第四加法器用于将由所述第一最大值提取单元得到的第一幅度提取信息及由所述第二最大值提取单元得到的第二幅度提取信息进行相减处理。
附图说明
图1是现有的采样时间误差检测示意图。
图2是本发明一种基于采样间隔差值统计的采样时间误差检测系统的较佳实施方式的硬件实现示意图。
图3是图2中检测器的较佳实施方式的示意图。
图4为图1中基于采样间隔差值统计的采样时间误差检测系统的检测原理示意图。
图5为图2中采样时间误差检测系统的双通道转换器中各个通道的码值示意图。
图6为图2中采样时间误差检测系统的通道失配值与系统检测值的关系示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1所示,为本发明一种基于采样间隔差值统计的采样时间误差检测系统的较佳实施方式的硬件实现示意图。所述基于采样间隔差值统计的采样时间误差检测系统的较佳实施方式包括检测器10、第一二倍插值器11、第二二倍插值器12、校正滤波器13及第四加法器16。
本发明中先对同一个输入信号由相位相差180度的采样信号对其进行采样,记为ADC1和ADC2。其中,所述采样后信号ADC1与检测器10的第一输入端及第一二倍插值器11的输入端均相连,所述采样后信号ADC2与检测器10的第二输入端及第二二倍插值器12的输入端均相连,所述第一二倍插值器11的输出端与第四加法器16的第一输入端相连,所述第二二倍插值器12的输出端与校正滤波器13的输入端相连,所述校正滤波器13的输出端与第四加法器16的第二输入端相连,所述第四加法器16的输出端用于输出合并的校正后信号。
请继续参考图3所示,所述检测器包括第一延迟器1、第二延迟器2、第一加法器3、第二加法器5、第三加法器6、第一最大值提取单元7及第二最大值提取单元8。本实施方式中,每一最大值提取单元采用一个比较单元和寄存器即可实现。
本发明中先对同一个输入信号由相位相差180度的采样信号对其进行采样,记为ADC1和ADC2。所述采样后信号ADC1与第一加法器3的第一输入端及第一延迟器1的输入端均相连,所述采样后信号ADC2与第二延迟器2的输入端相连,所述第二延迟器2的输出端与第一加法器3的第二输入端及第二加法器4的第一输入端均相连,所述第一延迟器1的输出端与第二加法器4的第二输入端相连,所述第一加法器3的输出端与第一最大值提取单元7的输入端相连,所述第二加法器4的输出端与第二最大值提取单元8的输入端相连,所述第一最大值提取单元7的输出端与第三加法器5的第一输入端相连,所述第二最大值提取单元8的输出端与第三加法器5的第二输入端相连,所述第三加法器5的输出端与校正滤波器13的控制端相连,用于输出通道间误差信息I2给校正滤波器13。
所述采样后信号ADC2经过第二延迟器2延迟处理后与采样后信号ADC1经过第一延迟器1延迟处理后相减得到信号y21,同时所述采样后信号ADC2经过第二延迟器2延迟处理后与采样后信号ADC1相减得到信号y12,其中信号y21经过第二最大值提取模块7提取采样间隔差值的幅度信息I1、信号y12经过第一最大值提取模块6提取采样间隔差值的幅度信息I0,最后由所述第四加法器5对幅度提取信息I1及I0进行相减,提取相应的通道间误差信息I2。该通道间误差信息I2被传输至校正滤波器13,所述校正滤波器13用于根据输入的通道间误差信息I2调整其校正值,以调整其输出的信号。
请一并参考图4至图6所示,下面将对上述采样时间误差检测系统的工作原理进行简单的描述:
对于同一个输入信号,由相位相差180度的采样信号进行采样,其采样信号的差值的统计数据代表了相应的采样时间间隔。由于采样信号和输入信号并不相关,因此多通道交织的信号在每个相邻采样周期内的统计差值的大小与采样时间间隔相关。
假设通道采样间隔的时间间隔分别为t1和t2,其采样间隔统计的斜率最大平均值为k,由于采样信号和输入信号并不相关,因此信号近乎随机地在采样点间隔中分布,因此在每个采样间隔的信号差值幅度的最大斜率从统计的角度来看应该相等。而最大相邻采样间隔的统计幅度为信号的统计最大斜率与通道间的采样间隔的乘积,因此最大统计相邻采样的幅度值A12和A21分别为:A12正比于T12,A21正比于T21。
本发明原理基于信号的时域信号,检测的目标为时域采样间隔幅度的最大值。在标准的采样间隙下,相邻通道间的采样等价于近乎随机的切割信号,因此每两个采样点之间的信号统计幅度差,其最大的幅度与信号采样间隙成相关关系,如图5所示,对于双通道的采样值,由于采样信号对信号的采样及几乎随机的,因此其相邻通道间的统计幅度的统计参数应该一致,其统计幅度统计参数应该与相应的统计时间间隙大小有关,例如在采样间隙为零时,其统计的幅度应该为零,同时随着采样间隙的大小变化而变化,在双通道系统中,采样幅度的统计差值与采样间隙有相关联。关联关系仿真如图6所示,表明采样时间误差可由本发明方法有效的检测。
本发明所述的采样时间误差检测系统通过对通道间的采样时间失配进行提取,最后通过滤波器自适应校正对其进行相应的补偿,可以降低传统方式的硬件消耗。
以上仅为本发明的实施方式,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理在本发明的专利保护范围之内。