新型两步式高精度TDC的设计

摘要：

时间数字转换器(TDC)是一种常用的时间间隔测量电路,广泛用于飞行时间(ToF)测量,频率测量等领域.针对传统TDC分辨率与测量范围相互制约的问题,基于SMIC 55 nm CMOS工艺提出了一种兼顾分辨率与测量范围的两步式TDC结构.该TDC第1级使用环形结构进行粗量化,以扩大测量范围;第2级利用延迟锁相环(DLL)结构精确控制压控延迟单元的延迟,以产生代表分辨率的延迟差,进而实现细量化,提高了分辨率.其中,设计了一种简便的时间余量求取算法,将第1级的粗量化误差准确传递到第2级.同时特别设计了第一级延迟单元的结构,以消除传统环形TDC中多路选择器(MUX)在信号循环过程中造成的延迟失配.仿真结果表明,该TDC的分辨率为4.8 ps,测量范围达到1.26μs,微分非线性(DNL)小于0.6 LSB,积分非线性(INL)小于1.8 LSB.

关键词：时间数字转换器;两步式;分辨率;测量范围;余量求取

所属期刊栏目：35

分类号：TN432.1(微电子学、集成电路（IC）)

资助基金：国家自然科学基金;模拟集成电路重点实验室基金

在线出版日期：2021-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：115-122