An integrated CMOS high precision time-to-digital converter based on stabilised three-stage delay line interpolation, Acta Universitatis Ouluensis C Technica 210

Stabiloituun kolmivaiheiseen viivelinjainterpolaatioon perustuva tarkka integroitu CMOS-aika-digitaalimuunnin Tässä työssä kuvataan laskuriin ja tässä työssä kehitettyyn stabiloituun kolmiasteiseen viivelinjainterpolaatioon perustuva tarkka integroitu CMOS-aika-digitaalimuunnin (time-to-digital converter, TDC). Suurimmat haasteet aika-digitaalimuuntimien suunnittelussa liittyvät siihen, että ajoitussignaalien (start ja stop) saapumishetki on tuntematon ja asynkroninen verrattuna referenssikellon reunoihin. Siitä huolimatta aikavälinmittausjärjestelmän on välittömästi tuotettava yksiselitteinen mittaustulos koko dynaamisella alueella. On varmistettava, että laskurin ja interpolaattoreiden lukemat ovat yhtäpitäviä. Sen vuoksi laskurin toimintaa ohjataan synkronointilogiikalla, jota puolestaan ohjaa interpolointitulos. Toinen, moniasteisen interpoloinnin mahdollistava synkronointilogiikka synkronoi ajoitussignaalit monivaiheisilla kellosignaaleilla, aivan kuin synkronointi olisi tehty GHz-luokan kellosignaalilla. Moniasteinen interpolointi pienentää tarvittavien viivesolujen ja rekistereiden määrää. Viivelinjainterpolaattorit stabiloidaan sisäkkäisillä viivelukituilla silmukoilla, mikä johtaa hyvään stabiiliuteen ja mahdollistaa kertamittaustarkkuuden parantamisen yhdellä hakutaulukolla, joka sisältää interpolaattoreiden huoneen lämpötilassa mitatut integraaliset epälineaarisuudet. Monikanavainen prototyyppi-TDC valmistettiin 0.6 mm:n digitaali-CMOS-prosessissa. Prototyyppi saavuttaa paremman kuin 20 ps:n rms kertamittaustarkkuuden ja 50 mW:n tehonkulutuksen.

ISBN-10:
951-42-7460-1
Kieli:
ENGL
Tekijät:
Mäntyniemi Antti
Tuotekoodi 013400
11,00 €