언더샘플링 환경에서 TI-ADC의 샘플 시간 불일치 보정 기법

설수민; 라동준; 서원기; 심홍석; 최권휴

doi:10.5573/ieie.2022.59.10.3

주제분류

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저널정보

대한전자공학회
전자공학회논문지 학술저널
전자공학회논문지 제59권 제10호(통권 제539호)
2022.10 3 - 18 (16page)
DOI : 10.5573/ieie.2022.59.10.3

저자정보

설수민 (영남대학교)
라동준 (넥스윌)
서원기 (넥스윌)
심홍석 (한화시스템)
최권휴 (영남대학교)

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Time-interleaved analog digital converter (TI-ADC)는 여러 개의 Analog digital converter (ADC) 채널을 병렬적으로 운용하여 샘플링 주파수를 높이는 기법이다. TI-ADC에서 ADC 채널 간의 샘플 시간 불일치 (Timing mismatch)는 비선형 성분을 발생시켜 Spurious free dynamic range (SFDR) 성능을 저하시킨다. TI-ADC의 샘플 시간 불일치 보정을 위해 기존의 부분 지연 필터 (Fractional delay filter)를 이용하면 오버샘플링 환경에서는 샘플 시간 불일치 보정이 가능하지만, 언더샘플링 환경에서는 샘플 시간 불일치를 제대로 보정할 수 없다. 본 논문에서는, 언더샘플링 환경에서 기존의 부분 지연 필터를 이용하면 TI-ADC의 샘플 시간 불일치가 제대로 보정되지 않는 이유를 분석하고, 언더샘플링 환경에서 샘플 시간 불일치를 보정할 수 있는 부분 지연 필터 기법을 제안한다. 이를 위해, 먼저 ADC 채널 간의 샘플 시간 불일치로 인한 위상 차이를 이용하는 샘플 시간 불일치 값 검출 알고리즘을 제안한다. 그리고 언더샘플링 환경에서 샘플 시간 불일치 보정이 가능한 부분 지연 필터의 주파수 응답을 도출한다. 제안된 부분 지연 필터의 주파수 응답은 입력 신호의 주파수에 따른 식으로 도출된다. 실험 결과에서, 제안하는 부분 지연 필터는 언더샘플링 환경에서 비선형 성분을 감소시켜 TI-ADC의 SFDR 성능을 개선시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

Time-interleaved analog-digital-converter(TI-ADC) is a scheme that increases sampling frequency by operating several analog-digital-converter(ADC) channels in parallel. Timing mismatch between ADC channels in TI-ADC results in nonlinear components and reduces spurious free dynamic range (SFDR) performance. The existing fractional delay filter(FDF) can calibrate timing mismatchs of TI-ADC under the oversampling conditions. However, under undersampling conditions, existing FDF cannot calibrate timing mismatchs. In this paper, we analyze why existing FDF cannot calibrate timing mismatchs of the TI-ADC under the undersampling conditions, and propose the new FDF scheme that can calibrate timing mismatchs unter the undersampling conditions. To this end, we first propose a timing mismatch detection algorithm using a phase difference due to timing mismatch between ADC channels, and derive a frequency response of the FDF that can calibrate timing mismatch under the undersampling conditions. The frequency response of the proposed FDF is derived as an equation according to the frequency of input signal. Performance simulations show that the proposed FDF improves the SFDR performance of TI-ADC by reducing nonlinear components under the undersampling conditions.

#Analog-to-digital converter (ADC) #Time-interleaved analog-digital-converter (TI-ADC) #Timing mismatch #Undersampling #Fractional delay filter