交错ADC揭秘

结论

时间交错是增加数据转换器带宽的强大技术。最近在失配校准方面，以及通过随机化技术消除残留杂散成分方面的发展已经能够实现完全集成、极高速12/14/16位交错ADC。

在输入信号受频带限制的情况下（比如很多通信应用），乒乓（双路）交错方法可通过频率规划将干扰交错杂散分配到远离目标输入频段的位置。然后便可以数字手段过滤杂散成分。虽然这种方法相比工作在IL采样速率一半的非交错式ADC获得同样的无杂散输入带宽所需的功耗要高出几乎一倍，但它不仅可以通过处理增益提高动态范围3 dB，而且还能降低抗混叠的滚降，并修平ADC前的滤波器——因为IL采样速率高。

若需要用到IL转换器的全部输入频带才能捕捉宽带输入信号，那么可以采用更高次的交错转换器。这种情况下，校准和随机置乱可实现交错失真和杂散成分的补偿和消除。

致谢

作者感谢以下人员提供的部分经验性结论：Siddharth Devarajan、Prawal Shrestha、Antony DeSimone、Ahmed Ali、Umesh Jayamohan和Scott Bardsley。

Endnotes

[1] 虽然此处仅讨论了模数转换器，但所有原理同样适用于数模转换器的时间交错特性。

[2] 请注意，重要的是增益误差不匹配，而不是绝对值。因为如果两个通道具有相同的增益（误差），则G1 = G2。 这种情况下，两个通道均同样扩大，从而将两个数据流重新整合到单一DOUT数据流中，而无需幅度（或调制）交替，且未引入增益杂散。

[3] 一般而言，对于M通道交错，fOS = (k/M) fS时会出现失调杂散，其中k = 0、1、2... (Manganaro, 2011年)。

[4] 一般而言，对于M通道交错，fGS = ± fIN + (k/M) fS时会出现增益和时序偏斜图像，其中k = 1、2... (Manganaro, 2011年)。

参考文献

Ian Beavers，"千兆采样ADC通过快速运行应对新挑战"，ADI公司，2014年。

William Black和David Hodges，"时间交错转换器阵列"，IEEE Journal of Solid-State Circuit，第SC-15卷第6期，1980年。

Duncan Bosworth，"GSPS数据转换器拯救电子监控与对抗系统"，ADI公司，2014年。

Jonas Elbornsson、Fredrik Gustafsson和Jan-Erik Eklund，"分析随机交错ADC系统中的失配影响"，IEEE Transactions on Circuits and Systems，第52卷第3期，2005年。

Jonathan Harris，"深入了解交错式ADC的本质"，EDN Network，2013年。

Jonathan Harris，"交错式ADC入门"，EDN Network，2013年。 Manganaro，Gabriele. Advanced Data Converters. Cambridge，UK: Cambridge University Press，2011。

作者

Gabriele Manganaro [gabriele.manganaro@analog.com]拥有意大利卡塔尼亚大学工程博士和哲学博士学位。他于1994年开始为ST Microelectronics和德州农工大学做研究。他曾负责Texas Instruments、Engim Inc的数据转换器IC设计，并曾担任National Semiconductor设计总监。Gabriele从2010年开始担任ADI公司高速转换器部门工程总监。他曾连续7年为ISSCC数据转换器的技术小组服务。他曾分别担任IEEE Transactions on Circuits and Systems（第一部分）的联合编辑、副主任编辑和主任编辑。他撰写/合作撰写了60篇论文、三本书、拥有13项美国专利，以及更多的申请中专利。他是IEEE的高级成员（自2003年开始），以及IET的成员（自2009年开始）。

David H. Robertson [david.robertson@analog.com] 于1985年加入ADI公司的数据转换器部门。他拥有各种互补双极性、BiCMOS和CMOS工艺高速数模转换器和模数转换器的工作经验。他曾担任产品工程师、设计工程师和产品线总监，并曾与美国、爱尔兰、韩国、日本和中国的产品开发团队合作过。Dave目前是ADI公司高速转换器部门的产品和技术总监。 Dave拥有15项转换器和混合信号电路方面的专利，参加过两次"最佳小组"国际固体电路会议晚间小组会话，是荣获《IEEE固体电路杂志》1997最佳论文奖的论文的合著者。他在2000年到2008年期间曾为ISSCC技术项目委员会服务，并在2002到2008年期间担任模拟和数据转换器小组主席。