失配誤差

失配誤差是電子學領域中因器件或系統參數不一致引起的性能偏差問題。在模數轉換器（ADC）中，電容失配和時間相位失配會顯著降低精度與動態性能，相關研究通過二階誤差反饋型整形技術、全數字前饋校準算法及模擬校準環路等方法有效抑制誤差影響。其中，二階誤差反饋型失配誤差整形技術結合動態元件匹配技術，有效降低了電容失配對ADC精度的影響；全數字前饋式TI-ADC校準算法通過構建誤差提取函式估計採樣時間相位差，並基於泰勒展開原理進行誤差補償；模擬校準環路採用全差分結構將採樣時序偏差轉化為占空比信息進行校準。該誤差在帶隙基準電路中表現為溫度特性非線性，採用可控非線性失調補償技術可降低溫度係數至6.2×10-6/℃。此外，在波達方向估計領域，模型失配誤差可通過壓縮感知與遺傳算法結合疊代最佳化實現高精度角度分辨。

基本介紹

• 公布時間：1993年 
• 相關技術：二階誤差反饋型失配誤差整形 
• 套用領域：模數轉換器、帶隙基準電路、波達方向估計   
• 研究機構：福州大學物理與信息工程學院、東南大學無錫分校等   
• 校準方法：全數字前饋式校準、模擬校準環路   
• 典型工藝：0.18μm CMOS  

模數轉換器中的失配誤差

1. 電容失配影響：在逐次逼近型ADC中，電容失配直接導致非線性誤差。2022年福州大學提出二階誤差反饋型失配誤差整形（EFMES）技術，結合動態元件匹配，使500 kS/s採樣率下ENOB提升至15.27位。
2. 時間相位失配：時間交織ADC（TI-ADC）的通道間採樣時序偏差需控制在2.5ps以內。2021年研究採用全差分模擬校準環路，將8位四通道ADC的採樣間隔誤差校準至滿足精度要求。
3. 校準算法：全數字前饋式校準算法通過泰勒展開補償相位誤差，結合通道隨機化技術使14位TI-ADC的SNDR與SFDR顯著提升。

帶隙基準電路失配補償

東南大學團隊提出可控非線性失配補償方法，採用三路互偏結構替代傳統設計，在-20～120℃範圍內將基準溫度係數降至6.2×10-6/℃，且工藝穩定性優於分段高階補償方案。

波達方向估計模型失配

2014年提出的單通道壓縮感知方法結合丹茨格算法與遺傳算法，對系統模型失配誤差進行交替疊代最佳化，仿真表明其角度分辨力優於傳統算法，可處理任意相關性信號。

專利與校準技術

2020年中科大曹喆團隊獲得TIADC系統失配校準專利（ZL201910461906.6），通過數字方法實現誤差校準。2022年哈爾濱工業大學提出基於分數延時濾波器的時間相位誤差校準方法，實驗驗證後系統性能顯著改善。