Étude et compensation des non-linéarités de convertisseur analogique numérique utilisant une architecture à repliement et interpolation

Study and compensation of the non linearities of an analog to digital converter using a folding and interpolation architecture

• Auteur / Autrice : Vincent Fresnaud
• Direction : Dominique Dallet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques et de l'ingénieur. Électronique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Convertisseurs analogique-numérique

Résumé

De nombreuses recherches tentent d’améliorer les convertisseurs actuels en proposant de nouvelles architectures et de nouveaux procédés de fabrication. Cette évolution est longue et doit s’exécuter étape par étape. Cependant, il est possible d’utiliser des méthodes permettant de compenser les lacunes d’un composant donné avant de franchir l’étape suivante. Ces méthodes de compensation permettent de repousser les limites du composant en attendant la maturité de la génération suivante. Elles permettent également de mieux comprendre les défauts actuels et d’orienter les concepteurs vers des pistes prometteuses pour leurs recherches. C’est dans ce contexte que nous proposons d’étudier l’effet d’une compensation par table de correspondance uni-dimensionnelle (LUT 1D) sur un convertisseur de type à repliement et à interpolation. Afin de remplir cette table de correction, nous proposons d’utiliser et d’optimiser un algorithme d’extraction des non-linéarités du composant, basé sur une analyse fréquentielle du signal converti. Les paramètres sensibles de la méthode de compensation sont ensuite étudiées au travers d’expérimentations menées sur un convertisseur spécialement conçut pour cet objectif. Nous établissons qu’il est possible de calculer une table de correspondance suffisamment robuste indépendamment des variations de fréquences et de température. Finalement, nous proposons une nouvelle méthode d’extraction des paramètres spectraux d’un signal à partir de ressources de calculs très faibles. Cette étude permet d’entamer le processus d’embarquement de la compensation au sein du convertisseur. Cette finalité fait partie des perspectives liées à cette thèse.

Many researches are trying to improve the nowadays analog-to-digital converters in proposing new architectures and new fab processes. This evolution is long and need to follow a step-by-step roadmap. However, one can use methods to compensate the lacks of a device while waiting for the next step. Those methods allow to push further the device’s limits while waiting for the next generation. They also allow to have a better understanding of the defects that can drive the designers in new ways of designing. In this context, we study the effect of a compensation based on a unidimensional LookUp Table (LUT1D) on a folding and interpolation converter. In order to fill this LUT, we present an optimized algorithm that can extract the non linearities of the device from a complex spectrum lead on the output data. Sensitives parameters are then studied through a set of experiments lead on a dedicated converter. We proove that a unique LUT could be computed to provide a robust compensation independantly of the frequencies and temperature variations. At last, we propose a new algorithm that perfoms the spectral extraction of a signal with low cost ressources. This study allows us to begin the path of the embedded compensation.