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1、中国科学技术大学 博士学位论文 基于时间并行交替技术的 超高速高精度波形数字化研究 作者姓名： 学科专业： 导师姓名： 完成时间： 唐邵春 物理电子学 安琪教授 二O 一二年五月 f I I I I I I I I P lI l t l l l l ll ll ll UlI IIIIl Y 2 12 6 0 11 U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yo fC h i n a Ad i s s e r t a t i o nf o rd o c t o r Sd e g r e e R e s e a r c ho
2、 fUl t r a H i gh S p e e d Hig h R e s olu t ionW a v e f o r m D i g i t i z a t i o nB a s e do n T ime - - In t er le a v e dT e c hniqu e A u t h e r SN a m e o p e c i a l i s p e c t a l i t v ： t v ： 一 ， 1 S u p e r v t s o r ： F i n i s h e dtimedt i m e ： S h a o c h u nT a n g P h y s i c
3、 a lE l e c t r o n i c s P r o f e s s o rQ iA n M a y , 2 0 1 2 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在一P - J I ，。匕。导下进行研究工作所取得的成 果。除己特；3 , J ) J H 以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 作者签名： 签字日期：沙乃。p 髫彳 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，
4、即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入中国学 位论文全文数据库等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 西么开口保密( 年) 作者签名： 签字日期：；叼2 、p 彩，D 名 翮签名：凌喙 签字日期：7 p - 0 1 9 - , 6 ，g 目录 目录 摘要I A B S T R A C T 。I I I 第一章引言1 1 。1 波形数字化技术在物理试验中的应用和发展1 1 2 论文结构。3 参考文献。
5、4 第二章高速高精度模数变换器技术的发展。7 2 ，1 模数变换器基本原理。7 2 1 1 采样原理7 2 。1 2 模数变换的原理8 2 1 2 1 取样电路和保持电路。8 2 1 2 2 量化器和数字信号编码1 0 2 1 。2 3 模数变换器的基本参数1 3 2 2 高速高精度模数变换器技术的发展1 6 2 2 1A D C 的种类1 6 2 。2 。1 。1 并行比较型A D C 1 7 2 2 1 2 流水线型A D C 1 8 2 2 2 高速高精度A D C 技术的发展2 0 参考文献2 4 第三章并行交替采样技术2 5 3 1 采样技术2 5 3 1 1 混叠2 5 3 1 2
6、 实时采样技术。2 7 3 1 2 1 过采样2 7 3 1 2 2 欠采样2 8 3 1 3 等效时间采样技术。2 9 3 2 并行交替采样技术3 0 3 3 失配误差分析31 目录 3 4 三种通道失配误差的仿真3 2 参考文献3 5 第四章超高速高精度并行交替模数变换系统硬件架构及在线修正算法研究3 7 4 1 超高速高精度并行交替采样系统硬件架构3 7 4 2 失配误差的估算和数字后处理算法研究3 8 4 2 1 通道失配误差的估算方法简介3 9 4 2 1 1 盲适应估算方法介绍3 9 4 2 1 2 正弦波拟合估算方法4 0 4 2 2 通道失配误差的修正算法介绍4 0 4 2 2
7、 1 基于完美重构修正算法介绍4 1 4 2 3 基于完美重构方法的并行修正算法4 3 参考文献4 6 第五章1 4B i t1 6 0 0M s p s 实时并行交替模拟数字变换系统设计与实现4 9 5 1 设计目标和技术实现难点4 9 5 1 1 设计目标4 9 5 1 2 技术实现难点4 9 5 2 系统硬件电路的实现5 0 5 2 14 0 0M H z 高精度多相时钟设计5 1 5 2 1 1 时钟抖动对模数变换系统信噪比的影响5 1 5 2 1 2 高精度多相时钟电路的设计与实现5 2 5 2 1 2 1 时钟设计整体方案5 3 5 2 1 2 2 时钟产生电路5 3 5 2 1
8、2 3 时钟调理电路5 5 5 2 1 2 4 时钟分相电路5 7 5 2 2A D C 电路设计与实现5 8 5 2 2 1A D C 芯片介绍5 8 5 2 2 2 模拟信号的拆分和引入5 9 5 2 3 高速数据接收和缓存设计6 0 5 2 3 1 多路并行高速L V D S 数据接收的设计6 1 5 2 3 1 1L V D S 技术简介6 1 5 2 3 1 2V e r t e x6 VF P G A 对L V D S 高速数据接收的支持6 2 5 2 4 控制命令和数据传输接口设计6 4 目录 5 。2 5 电源系统设计。6 5 5 2 6 并行交替型模数变换系统P C B 设汁
9、考虑6 5 5 。2 6 1 模拟前端电路P C B 设计考虑6 6 5 。2 6 2 高速高精度时钟系统P C B 设计考虑6 6 5 。2 6 3 多路并行高速L V D S 数据系统P C B 设计考虑6 7 5 。3 软件系统的设计6 7 5 4 数字后处理算法在F P G A 中的硬件实现6 8 5 4 1 通道失配误差的估算。6 8 5 4 2 时间相位误差修正算法硬件实现仿真。7 0 5 4 - 3 修正算法的硬件实现7 1 5 5 结语7 4 参考文献7 5 第六章8B i t1 0G s p s 超高速并行交替模拟数字变换系统设计与实现7 7 6 1 设计目标和技术实现难点7
10、 7 6 1 1 设计目标7 7 6 1 2 技术实现难点7 8 6 2 系统硬件电路的实现7 8 6 2 12 5G H z 超高速高精度多相时钟设计。7 9 6 2 。1 12 5G H z 正弦波的产生7 9 6 2 1 2 时钟调理电路8 0 6 2 。1 3 时钟分相电路8 2 6 。2 。2A D C 电路设计与实现8 3 6 2 。2 1A D C 芯片介绍8 3 6 2 2 2 模拟信号的拆分和引入8 5 6 。2 2 2 1 射频匹配。8 5 6 2 2 2 2S m i t h 圆图8 7 6 2 2 2 3 模拟前端电路的设计和仿真9 l 6 2 3 高速数据接收、缓存和传输设计9 4 6 2 4 电源系统设计9 6 6 2 5 并行交替型模数变换系统P C B 设计考虑，9 6 6 3 修正算法在软件中的实现9 7 6 4 结语9 7 参考文献9 8 目录 第七章超高速高精度并行交替模拟数字变换系统测试与分析
