کالیبراسیون دیجیتال مبدل آنالوگ به دیجیتال پایپ لاین radix-4

: مبدل های آنالوگ به دیجیتال با سرعت بالا و تعداد بیت بالا جزء بلوک های ساختاری مهم در بیشتر کاربردهای الکترونیکی هستند. مبدل های آنالوگ به دیجیتال یک پل ارتباطی بین دنیای آنالوگ و دیجیتال می باشند. انواع متفاوتی از مبدل ها همچون فلش، دو طبقه، چندبخشی و پایپ لاین از نوع سرعت بالا و تعداد بیت نسبتا بالا می باشند. از این دسته، معماری مبدل آنالوگ به دیجیتال پایپ لاین برای کاربردهایی همچون سیستم های ارتباطی دیجیتال، سیستم های صوتی و غیره کارآمدتر است. معماری های متفاوتی برای طراحی مبدل آنالوگ به دیجیتال پایپ لاین وجود دارد که هر کدام با توجه به تعداد بیت درون هر طبقه و سرعت کلی مبدل ویژگی های متفاوتی دارند. یکی از مهم ترین چالش ها در طراحی مبدل آنالوگ به دیجیتال پایپ لاین ، اثرات غیر خطی ناشی از المان های موجود در مدارات آنالوگ است که باعث تضعیف مشخصه های مبدل خصوصا snr و sfdr می گردد و متناسب با این اثرات، بخشی از کدهای دیجیتال خروجی گم شوند. در این پایان نامه ابتدا مشخصه های مهم یک مبدل ارائه شده است و سپس معماری جدیدی از مبدل آنالوگ به دیجیتال پایپ لاین با نام radix-4 بر اساس خطاهای بخش آنالوگ مدل سازی شده است. رابطه ورودی و خروجی هر طبقه از مبدل نیز بر اساس خطای المان های مداری تخمین زده شده است. در روشی جدید مشخصه های دینامیکی و استاتیکی از جمله inl و snr بر اساس خطاهای تصادفی با توزیع گوسین، میانگین صفر و انحراف استاندارد ترم خطا محاسبه شده است . خطای های وابسته به عوامل غیر ایده آل مداری در بخش آنالوگ با استفاده از فیلترهای تطبیقی و سری های ولترا با الگوریتم های متفاوتی همچون lms و nlms کالیبره شده اند. خطای موجود در مبدل آنالوگ به دیجیتال پایپ لان خطاهای آفست مقایسه گرها، آفست آپ امپ، گین محدود آپ امپ، عدم تطبیق خازن ها و خطا ی گین غیر خطی آپ امپ و غیره می باشند. در مراحل بعد با استفاده از یک روش جدید خطاهای خطی و غیر خطی تخمین زده شده اند و فیلتر دیجیتال متناسب با آن ها طراحی شده است. خطای غیر خطی با روشی جدید از بین می روند و خطاهای خطی با استفاده از فیلتر های تطبیقی طراحی شده متناسب با این نوع مبدل تصحیح می شوند . برای تخمین ضرایب مرتبه اول و مرتبه سوم فیلتر طراحی شده در کنار الگوریتم های موجود از یک الگوریتم جدید به نام -nlms استفاده شده است. نمونه تحت کالیبراسیون دارای 9 طبقه است، در طراحی فیلتر تطبیقی از مبدل کم سرعت سیگما-دلتا بیتی استفاده می شود. فرکانس نمونه برداری 100mhz و قبل از کالیبراسیون با وجود تمام خطاها در تمام طبقات پارامترهای استاتیک عبارتند از inl=23 lsb وdnl=2.4lsb و همچنین پارامترهای دینامیک برابرند با: snr=31db، sfdr=34db و5bit enob=. بعد از مراحل مختلف کالیبراسیون پارامترهای استاتیک، inl=0.26lsb و 0.17lsbdnl= می باشد. پارامترهای دینامیک مبدل بعد از کالیبراسیون برابرند با: snr=92db، sfdr=74db، enob=15bit.