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昨天文章抱歉,是我搞錯了發(fā)文單位:ISSCC 2025,72GS/s 9bit 學(xué)界最高指標(biāo) 分級流水線 ADC(YUNSWJ 解讀版) ![]() 這里說聲對不起,因為只有一次文章的修改機會,修改完標(biāo)點符號,出來以后看到有讀者說這個,心都碎了;實在是抱歉。 昨天的文章,如果全吃透,需要不少的知識鋪墊,那接下來的文章就會零零散散的來補全這些短板。 TI因子昨天的文章里面出現(xiàn)了這個 TI,它不是德州哦的 TI,而是:TI = Time-Interleaved(時間交織) 在 ADC 里,就是:
基本原理假設(shè):每個子 ADC 采樣率是 Fs_sub;有 N 個子 ADC;那整體等效采樣率 = N × Fs_sub;這個 N,我們就稱為 TI 因子。 舉個例子每個通道輪流采樣不同的時間點,如果控制得完美,對外看起來就像一個超快的 ADC。 TI 因子帶來的問題雖然 TI 能“堆速度”,但帶來了通道間失配問題,尤其在高頻下非常要命:
尤其在 10~30 GHz 輸入時,哪怕 1~2 ps 的時間偏差都會讓 SFDR 掉幾十 dB。 TI 因子大 → 問題更嚴(yán)重因為: 通道越多,誤差源越多,每個通道都有不同 offset、帶寬、時延,校準(zhǔn)難度指數(shù)上升。 相鄰?fù)ǖ老嗖畹臅r間間隔更短,相位誤差(時間抖動)在高頻下被放大。 版圖分布更廣,通道之間走線長、負(fù)載差異大,匹配更難。 上篇論文的關(guān)鍵取舍:
傳統(tǒng)方法:可能用 128 或 256 路 TI,每路采樣很慢(幾百 MHz);雖然容易做,但失配校準(zhǔn)非常麻煩。 論文方法: 每個子 ADC 自身速度提升到 1.125 GS/s;所以只需要 64× TI 因子,整體就能做到 72 GS/s;通道數(shù)少一半 →時序匹配更容易、帶寬更一致、spur 更少。 也就是說:
TI 因子(Time-Interleaving Factor) = 參與交錯采樣的 ADC 通道數(shù),它讓系統(tǒng)“看起來更快”,但會引入通道失配和高頻失真。 OK,有了這個 子概念,再來看一個之前我其實還寫過,但是沒有使用這個名字。 交織采樣 (Time-Interleaved Sampling, TI Sampling)“交織采樣 (Time-Interleaved Sampling, TI Sampling)” 是高速 ADC 的基礎(chǔ)架構(gòu)之一——幾乎所有 >10 GS/s 的 ADC 都在用它;我們可以把它理解成“多工輪班制采樣”:每個小 ADC 分工采不同的時間片段,合起來就像一個超快的采樣器。 交織采樣的基本思想假設(shè):單個 ADC 采樣率為 Fs;我們用 N 個 ADC,依次錯開相位采樣;那么整體等效采樣率就是 N × Fs。 數(shù)學(xué)上: 其中 。 也就是說:
如果4 通道交織,每通道采樣點錯開 90° 相位。 為什么要交織?單個 ADC 的采樣速度受工藝、功耗、放大器帶寬限制;通過 并行多通道交織,就能 “堆出” 更高的等效采樣率,而不必讓單個 ADC 超頻。 交織采樣的典型問題當(dāng)通道數(shù)增多時,任何細(xì)小的不一致都會在輸出中表現(xiàn)為周期性雜散 (spurs),還有就是上面 TI 因子出現(xiàn)的問題,都一樣,不需要再寫一遍了。 這些誤差在頻譜上出現(xiàn)于: 即交織頻率的倍頻處。 比如4 通道 TI ADC,采樣率 Fs = 8 GS/s (每通道 2 GS/s);若輸入 f_in = 2 GHz,任意 1 ps 的 timing skew → spur ≈ ?50 dBc! 論文里的“交織采樣”創(chuàng)新除了少用 ADC 之外,就是使用時鐘系統(tǒng)了。使用超精細(xì)時鐘調(diào)節(jié),相鄰?fù)ǖ赖南辔晃⒄{(diào)步進(jìn) ≈ 12 fs,相當(dāng)于把時間偏差控制在信號周期的 0.02 %;還使用非重疊采樣時鐘(這我理解是差分)同組通道的采樣窗口錯開,防止“同時抓取”造成串?dāng)_。 交織采樣 = 多個“小 ADC”輪流采樣,合起來像一個超快的“大 ADC”,但通道間如果步伐不齊,就會在頻譜里“踩出雜音”。 |
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