基于剩余誤差時(shí)間放大的混合式時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì).pdf

1、時(shí)間測量廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究與工程技術(shù)領(lǐng)域，在電信通訊、軍事航空、原子物理等方面都占據(jù)著舉足輕重的地位。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Time-to-Digital Converter, TDC)用于測量兩個(gè)異步脈沖信號(hào)之間的時(shí)間間隔，通過不同方式的量化處理，將時(shí)間量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量輸出。相比模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter，ADC)，TDC作為一種特定場合應(yīng)用的ADC，它更方便地實(shí)現(xiàn)了時(shí)間信號(hào)的直接轉(zhuǎn)換，并具有結(jié)構(gòu)簡單

2、、硬件資源消耗低、可靠性強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)勢，逐漸取代ADC成為時(shí)間測量領(lǐng)域的最佳選擇。
　　本文提出了一種全新的基于剩余誤差時(shí)間放大的混合式TDC電路，它有效結(jié)合了分段式TDC與分步式TDC的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了寬范圍時(shí)間的精確測量。以高段位計(jì)數(shù)型TDC結(jié)合中段位環(huán)振多相時(shí)鐘細(xì)分辨TDC構(gòu)成的兩段式TDC，完成時(shí)間間隔的粗測量。分段式TDC實(shí)現(xiàn)寬范圍檢測，并獲得適中的分辨率，其時(shí)間余量由剩余時(shí)間提取電路獲得。以時(shí)間放大器為核心的兩步式TDC對(duì)提

3、取的誤差時(shí)間進(jìn)行線性放大，時(shí)間放大器采用基于延遲鎖相環(huán)(Delay-Locked-Loop，DLL)的可變?cè)鲆娼Y(jié)構(gòu)，為兩步式TDC的時(shí)間量化提供寬線性輸入范圍和高穩(wěn)定增益。抽頭延遲線TDC采用與中段位TDC相同的延遲單元，并對(duì)放大后的時(shí)間進(jìn)行測量，以“放大-再量化”的處理方式使時(shí)間分辨率突破工藝門延時(shí)限制。此外，該混合式TDC中的時(shí)鐘均采用DLL驅(qū)動(dòng)方式，利用其閉環(huán)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，有效改善了環(huán)振時(shí)鐘頻率以及延遲單元延時(shí)的穩(wěn)定性。