解码高速通信：时间交织数据转换器的后台校准技术

在现代通信系统的核心，高速模拟到数字转换器（ADC）扮演着不可或缺的角色。我们通常将信息视为一系列离散的数字符号，但现代通信系统中传输信道的实际表现却远非如此简单。尤其是当数据传输链路接近其性能极限时，接收到的信号变得异常复杂，其中交织着有用与无用的模拟波形。为了从这些混杂的信号中分离出所需信息，我们必须采用越来越复杂的均衡（及信道选择）技术。

在无线和长距离有线通信领域，接收端的信号处理任务早已在数字域内完成。而近年来，这一趋势也蔓延到了短距离有线链路中，这些链路为计算机服务器及其组件之间提供了高达数十吉比特每秒的连接速度。通过采用数字域均衡技术，设计师能够享受到更高的可编程性和更长的滤波器长度所带来的好处。然而，这也给ADC带来了前所未有的挑战，它必须精确地将输入的模拟波形数字化，以确保这些信号能够顺利进入数字处理流程。

高速数据转换新纪元：揭秘时间交织与校准技术

《时间交织数据转换器的背景校准技术》一书，由马纳尔·埃尔-查马斯和鲍里斯·默尔曼合著，深入探讨了如何利用现代CMOS技术实现高性能数据转换器的最新知识。该书特别聚焦于时间交织和失配校准的核心概念，揭示了如何在每秒100亿次采样甚至更高的速率下，实现能效极高的转换。

书中以一款5位、每秒120亿次采样的模数转换器（ADC）为例，详细介绍了多种现代且创新的增强技术。首先，介绍了一种新颖的基于统计学的时序校准技术，该技术能将ADC输入路径中的采样器时序对齐到惊人的精度——仅几百分之一皮秒（相当于光传播约0.3毫米所需的时间）！其次，还提出了一种器件偏移校准方案，该方案充分利用了纳米CMOS的高集成密度，通过约250个辅助数模转换器（D/A转换器）对组件进行微调。这两项技术的结合，使得该转换器成为迄今为止在高速链路应用中发布的最具效率的数据转换器之一。

本书既包含深入的理论分析，又提供了实用的设计指南，是从事高速接口电路设计的工程师们不可或缺的宝贵资源。

揭秘时间交织ADC：如何精准校准，应对高速通信挑战

《时间交织数据转换器的背景校准技术》一书，由马纳尔·埃尔-查马斯与鲍里斯·默尔曼联手打造。书中深入探讨了时间交织模数转换器（ADC）这一创新架构，它巧妙地将多个子ADC循环使用，使得整体吞吐量达到单个子ADC采样率的N倍。这种设计让采样率远超单通道ADC所能达到的极限，为高速数据处理开辟了新途径。

本书章节不仅详细阐述了时间交织ADC的工作原理，还深入分析了各子ADC之间的相互作用机制。同时，作者也直面架构的不足之处，通过严密的公式推导，揭示了性能下降与不匹配之间的内在联系。

为了让读者更直观地理解不匹配子ADC输出之间的相互作用，书中特别从频域角度出发，进行了深入浅出的剖析。而在时域中，则通过量化不匹配与ADC性能之间的关系，为读者提供了实用的参考依据。

特别值得一提的是，书中还详细讨论了偏移不匹配的影响。由于偏移不匹配（Oi.f/），输出频谱中会出现以2k/N为间隔的杂散信号。这些杂散信号与输入信号无关，仅取决于偏移量的大小以及子ADC的数量，为设计者提供了重要的调试和优化方向。

在《时间交织数据转换器的背景校准》一书中，由马纳尔·埃尔-查马斯和鲍里斯·默尔曼两位作者共同撰写，深入探讨了增益不匹配对时间交织模数转换器（ADC）的影响。想象一下，如果每个子ADC的增益（Gi）都完美一致，那么它们各自输出中的重复部分会相互抵消，整体输出如预期般纯净。但现实往往不尽如人意，当增益存在差异时，这些重复部分就不会完全消失，而是以一种特定的方式残留下来。

这种残留的程度与各个子ADC的增益密切相关，换句话说，增益误差实际上会对输入信号进行幅度调制，使得输出信号中夹杂着不必要的波动。为了更直观地展示这一现象，书中图2.7以图2.2中的输入信号为例，展示了在增益不匹配且交织因子为四的情况下，ADC输出的离散时间傅里叶变换（DTFT）结果。不出所料，由于增益误差的存在，我们可以看到非零的重复信号成分。

在《时间交织数据转换器的背景校准》一书中，由马纳尔·埃尔-查马斯和鲍里斯·默尔曼两位专家合著，书中深入探讨了时间偏移对时间交织模数转换器（ADC）性能的影响。理想情况下，如果所有子ADC的时间偏移（即i值）都为零，那么它们的输出中的重复部分会相互抵消，从而得到清晰的信号。然而，在实际应用中，由于各种因素导致的时间偏移往往各不相同，这使得子ADC输出中的重复部分无法完全消除。

这些残留重复部分的相位会受到时间偏移的影响，从而对输入信号进行相位调制，导致信号波形发生扭曲。为了更直观地说明这一点，书中图2.8展示了在存在时间偏移且交织因子为四的情况下，ADC的输出离散时间傅里叶变换（DTFT）结果。与预期不同的是，除了非零的重复信号成分外，基带信号也略微失真。这种失真正是由时间偏移引起的频率依赖性相位偏移所导致的。

在《时间交织数据转换器的背景校准》一书中，作者马纳尔·埃尔-查马斯和鲍里斯·默尔曼深入探讨了数字均衡串行链路的应用。这种链路巧妙地利用数字域来实现部分必要的均衡模块，而这其中不可或缺的一环就是模数转换器（ADC）。特别地，为了满足高性能要求，这类ADC通常采用时间交织架构。然而，这种架构也面临着时间变化误差的困扰，这些误差会显著影响转换性能。在第二章中，作者详细剖析了这些误差与性能下降之间的微妙关系。

在时间交织ADC的主要误差中，时间偏移（也称为时序偏差）尤为突出，因为它对性能的影响随着输入频率的增加而加剧。在通信系统追求高输入信号带宽的今天，要实现亚皮秒级的时间偏移控制变得极为困难，因为时钟和信号路径中存在着多种可能导致时间误差的因素。为了减轻时间偏移的影响，确保时间交织ADC能够满足其动态性能指标，第三章介绍了一种基于统计学的校准算法。该算法通过计算每个子ADC与额外校准ADC之间的相关性，获取关键信息，并据此调整可变延迟线，以改变每个子ADC时钟的延迟，从而补偿时间偏移。