一种接收机信号链路的校准系统及校准方法与流程

本发明涉及接收机信号链路，尤其涉及一种接收机信号链路的校准系统及校准方法。

背景技术：

1、在一个由tia（跨阻放大器）、adc（模数转换器）电路组成的接收机（rx）信号链路中，电路中存在的非理想因素会影响adc转换得到的数据的准确性，比如saradc（逐次逼近寄存器模数转换器）的offset电压（失调电压）、tia电路的offset电压、rx链路的残余offset电压、由运放有限增益和电路失配等造成的增益误差。

2、现有技术中，一般会单独对tia和adc进行校准，但对于整个链路没有进行系统性校准，从而使得整个链路的输出结构仍然存在较大误差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种接收机信号链路的校准系统及校准方法，部分地解决或缓解现有技术中的上述不足，对整个链路进行系统性校准，提高系统链路输出的精确性。

2、为了解决上述所提到的技术问题，本发明具体采用以下技术方案：一种接收机信号链路的校准系统，包括tia以及与tia输出端连接的adc；

3、所述tia的输入端包括常规输入端和校准输入端；所述校准输入端分别连接有链路增益校准电流输入线路、常规负载电流输入线路以及tia校准电压输入电路；

4、当tia校准电压输入线路与tia的校准输入端连通时，可进行tia输入失调电压校准；当链路增益校准电流输入线路与tia的校准输入端连通时，可进行链路增益校准；当常规负载电流输入线路与tia的校准输入端连通时，tia常规运行；当链路增益校准电流输入线路、常规负载电流输入线路以及tia校准电压输入电路均与tia的校准输入端断开时，可进行链路残余偏差校准和adc失调电压校准。

5、作为一种改进，所述tia设置在tia输入失调电压校准电路中；所述tia输入失调电压校准电路包括tia和第一比较器；

6、所述tia的输出端包括负载输出级和校准输出级；所述负载输出级连接所述adc，并利用反馈电路与所述tia的校准输入端连接；

7、在常规运行时，所述负载输出级为通路而所述校准输出级为断路；在进行tia输入失调电压校准时，所述负载输出级为断路而所述校准输出级为通路；

8、所述第一比较器包括第一输入端和第二输入端；所述校准输出级的输出端与第一比较器的第一输入端相连，所述第一比较器的第二输入端外接标准电压，从而通过所述比较器将所述校准输出级的输出电压与标准电压相比；所述比较器的输出端与tia连接。

9、作为一种改进，所述tia包括两路输出，两路输出分别与第一组场效应管的输入端和第二组场效应管的输入端相连，从而使得第一组场效应管和第二组场效应管形成并联的所述负载输出级和所述校准输出级。

10、作为一种改进，所述第一组场效应管包括栅极g分别与tia的两路输出相连的第一场效应管mos-1和第二场效应管mos-2，其中，所述第一场效应管mos-1的源极s通过第一开关sw1外接电压，第二场效应管mos-2的源极s通过第二开关sw2接地，且所述第一场效应管mos-1的漏极d与所述第二场效应管mos-2的漏极d相连作为负载输出端外接负载；

11、所述第二组场效应管包括栅极分g别与tia的两路输出相连的第三场效应管mos-3和第四场效应管mos-4，其中，所述第三场效应管mos-3的源极s通过第三开关sw3外接电压，第四场效应管mos-4的源极s通过第四开关sw4接地，且所述第三场效应管mos-3的漏极d与所述第四场效应管mos-4的漏极d相连作为校准输出级与所述比较器的第一输入端相连。

12、本发明还提供一种接收机信号链路的校准方法，应用于上述接收机信号链路的校准系统，包括：

13、对adc的失调电压进行校准；

14、对tia的输入失调电压进行校准；

15、获取链路残余偏差；

16、对链路的增益误差进行校准；

17、在链路常规运行时，将adc输出值与链路残余偏差的差值作为链路输出结果。

18、作为一种改进，所述对adc的失调电压进行校准的步骤包括：

19、将链路增益校准电流输入线路、常规负载电流输入线路以及tia校准电压输入电路均与tia的校准输入端断开；

20、向adc内部的第二比较器的两个输入端加载共模电压vcm；

21、根据第二比较器的输出对第二比较器输入失调电压进行调节。

22、作为一种改进，对tia的输入失调电压进行校准的步骤包括：

23、将tia校验电压输入线路与tia的校准输入端连通；让tia的负载输出级处于断路状态，同时让tia的校准输出级处于通路状态；

24、通过向tia的校准输入端和常规输入端均加载共模电压vcm，并将所述校准输出级的校准输出电压vout_cal与标准电压vref进行比较；

25、将所述校准输出电压vout_cal与所述标准电压vref的差值输入所述tia进行调整，使得所述校准输出电压vout_cal逼近所述校准输出电压vout_cal。

26、作为一种改进，将所述校准输出电压vout_cal与所述标准电压vref的差值输入所述tia进行调整，使得所述校准输出电压vout_cal逼近所述标准电压vref的步骤，具体包括：

27、将所述校准输出电压vout_cal与所述标准电压vref进行比较，

28、若所述校准输出电压vout_cal高于所述标准电压vref，则调整tia参数使得校准输出电压vout_cal降低；

29、若所述校准输出电压vout_cal低于所述标准电压vref，则调整tia参数使得校准输出电压vout_cal上升；

30、重复上述步骤，直到调整次数达到设定值；

31、其中，当前对tia参数进行调整的调整步长为上一调整步长的1/2。

32、作为一种改进，所述获取链路残余偏差的步骤包括：

33、将链路增益校准电流输入线路、常规负载电流输入线路以及tia校准电压输入电路均与tia的校准输入端断开；

34、在tia的常规输入端加载输入电压vcm；

35、获取adc的输出duout0；

36、将adc的输出duout0与理论值2n-1的差值作为链路残余偏差，其中n为adc的位数。

37、作为一种改进，对链路的增益误差进行校准的步骤包括：

38、将链路增益校准电流输入线路与tia的校准输入端连通；

39、通过链路增益校准电流输入线路向tia的校准输入端分别加载校验电流ical1和ical2，使得tia的负载输出级分别输出电压vcal1和vcal2并输入至adc；其中，ical1和ical2的差的绝对值为adc参考电流iref的1/2；

40、获取在输入电压vcal1和vcal2下adc的输出dout1和dout2；

41、将adc的输出dout1与dout2的差的绝对值与理论值进行对比，并根据对比结果调节adc的参考电压vref_adc；所述理论值为2n-1，根据参考电流iref的1/2生成，其中n为adc的位数。

42、本发明的有益之处在于：本发明中，首先对链路中器件tia和adc进行单独的校准，用于消除器件本身的误差。然后获取链路残余误差以及对链路增益误差进行校准，最终在链路常规运行时，将输出结果减去链路残余误差作为最终的输出，从而消除了链路残余误差。

43、本发明首先消除了器件本身的误差，然后再校准链路误差，从而系统性的对整个接收机链路进行了校准，大大提高了整个链路的精确性。

44、另外，现有接收信号机的校准电路中，在正常运行时，反馈电路（包括一反馈电阻和一开关）上的开关是闭合的，因此在反馈电路上的电阻值为反馈电阻的电阻值与开关电阻值的和。而在校准过程中，反馈电路上的开关为断开状态，使得反馈电路成为断路。也即在上述校准方法中，由于校准过程并未覆盖反馈电路上的开关，而在进行正常运行时，开关的电阻值会改变反馈电路的电阻值，从而造成测量误差，因此，若将其应用于高精度和高速计算的光子计算芯片中，一方面，tia自身的误差会降低链路的精度，另一方面，tia的输出直接作为adc的输入，若tia的输出有误差，即使adc经过校准，也会降低整个链路的精度，进而降低光子计算芯片的精度。

45、本发明中，取消了反馈电路上的开关sw5，并且在tia的输出端设置了专门的校准输出级。校准输出级与tia常规使用的负载输出级均与tia的输出端连接，并且校准输出级在常规运行时为断开状态，只有在校准时才会连入电路中。而当校准输出级连入电路中时，负载输出级与tia输出端断开，而与负载输出级连接的反馈电路也随之断开，进入校准状态。由于取消了反馈电路上的开关sw5，因此反馈电路上的电阻值不会发生变化，避免了其他测量误差的产生。