面向全数字锁相环应用的时间数字转换器.pdf

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1、CN43—1258／TP计算机工程与科学第37卷第7期2015年7月ISSN1007—13OXComputerEngineering8LScienceVo1．37，No．7，Ju1．2015文章编号：1007—130X(2015)07—1252—06面向全数字锁相环应用的时间数字转换器张孝，马卓，谢伦国，余金山，袁珩洲，王志强(国防科学技术大学计算机学院，湖南长沙410073)摘要：时间数字转换器TDC是全数字锁相环ADPLL相位捕获的重要部件。以TDC分辨率的提升为主线，讨论了计数器型、门延迟和亚门延迟型三类全数字TDC的基本结构，从提高分辨率、增加动态范围、减小非线性误差等技术点对比

2、阐述各自的优势，并对TDC技术在全数字锁相环中的应用前景以及未来研究重点进行了简要分析。关键词：时间数字转换器；分辨率；动态范围；全数字锁相环中图分类号：TN45文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1007—130X．2015．07．005All__digitalphase-·lockedlooporientedtime。·to--digitalconvertersZHANGXiao，MAZhuo，XIELun—guo，YUJin—shah，YUANHeng—zhou，WANGZhi—qiang(CollegeofComputer，NationalUniversityof

3、DefenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：Time—to—DigitalConverter(TDC)isanimportantcomponentoftheall—digitalphase—lockedloop(ADPLL)，whichplaystheroleofphase—frequencydetector．Thispaperfocusesontheenhance—mentofall—digitalTDCresolution．Wepresentthebasicstructuresofthreecategoriesofall—digit

4、alTDC，whicharecounterbasedTDC，gate—delay—linebasedTDCandsub—gatedelayTDC．Wealsodemonstratetheirrespectiveadvantagesfromtheaspectsofresolution，dynamicrange，nonTlinearityandetc．Finally，wesummari‘zeandmakeprojectiononfutureresearchpriorities．Keywords：TDC；resolution；dynamicrange；ADPL[TDC能检测的最小时间间隔；动态

5、范围DR(Dy—引言namicRange)，TDC能测量的最大时间间隔；非线性误差，即实际传输曲线相对于理想传输曲线形状为了更好地发挥数字电路的优势，开发模数混的偏离，其主要受工艺、电压、温度PVT(Process，合信号处理部件显得尤为重要，时间数字转换器Voltage，Temperature)的影响。TDC(Time—to—DigitalConverter)作为衔接连续时间的模拟域和离散时间的数字域的一个基本电路2TDC的基本类型单元，用于测量两个时刻之间的时间间隔。在全数字锁相环ADPLL(All—DigitalPhase—Locked2．1计数器型TDCLoop)中，TDC用来捕

6、获间隔在微秒、纳秒以至皮在工艺发展的早期阶段，TDC是一种模拟电秒级的相位差，并把它转换成能调节数控振荡器路，由电压积分元件或者模数转换器组成，主要用DCO(Digitally—ControlledOscillator)频率的数字来在核物理实验中测量粒子的飞行时间等。进入输入。衡量TIX；性能的参数主要有：分辨率TI，深亚微米领域以后，这种结构的TDC分辨率低、*收稿日期：2014-01-06；修回日期：2014—07—10基金项目：国家自然科学基金资助项目(61176030)通信地址：410073湖南省长沙市国防科学技术大学计算机学院微电子研究所(马卓)Address：Collegeo

7、fComputer，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，Hunan，P．R．China张孝等：面向全数字锁相环应用的时间数字转换器1253电路复杂，不适合在集成的闭合环路中使用，于是buffer的总数；B为Loopcnt的计数值；N为最产生了全数字TDC。其典型代表是计数器型后一圈中，start通过的buffer数目，由D触发器采TDCE，工作原理如图1所示，要测