[發明專利]時間測量電路、時間測量方法、以及使用其的時間數字轉換器和測試裝置

有效

• 申請號: 200980129971.3
• 申請日: 2009-06-24
• 公開（公告）號: CN102112931A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 山本和弘;岡安俊幸
• 申請（專利權）人: 株式會社愛德萬測試
• 主分類號: G04F10/00
• 分類號: G04F10/00;G01R13/34;H03K5/13
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

技術領域

本發明涉及一種時間測量技術。

背景技術

公知有將第1信號(以下稱為開始信號)和第2信號(停止信號)的過渡定時的時間差轉換為數字值的時間數字轉換器(Time?to?Digital?Converter，以下稱為TDC)。作為具有高時間分辨率的TDC，提出了使用游標(vernier)延遲電路的方式。

圖1是表示使用了游標延遲電路200的TDC300的結構的圖。TDC300具有游標延遲電路200和優先編碼器100。游標延遲電路200接收開始信號Sstart和停止信號Sstop，在與時間差相應的位置生成位(bit)發生變化的溫度計代碼TC。游標延遲電路200具有第1延遲電路210、第2延遲電路220、溫度計鎖存器TL0～TLN。

第1延遲電路210具有多級連接的N個第1延遲元件D1，每一級都對開始信號Sstart施加第1預定量t1的延遲，輸出被施加了不同延遲的(N+1)個延遲開始信號SA₀～SA_N。同樣地，第2延遲電路220具有多級連接的N個第2延遲元件D2，每一級都對停止信號Sstop施加第2預定量的延遲，輸出被施加了不同延遲的(N+1)個延遲停止信號SB₀～SB_N。

第1預定量t1的延遲設定成比第2預定量t2長。每通過1級第1延遲電路210、第2延遲電路220內的延遲元件，開始信號Sstart和停止信號Sstop的相對時間差變小Δt＝(t1-t2)。開始信號Sstart和停止信號Sstop的初始的時間差為τ時，在通過了(τ/Δt)級的延遲元件的階段，2個信號的邊沿的定時反轉。

第j級(j為滿足0≤j≤N的整數)的溫度計鎖存器TLj以從第j級輸出的延遲開始信號SAj鎖存從第j級輸出的延遲停止信號SBj。在本說明書中，為了方便起見，將第1級的前1個級稱為第0級。也就是說，第0級的溫度計鎖存器TL0接收被延遲之前的開始信號和被延遲之前的停止信號。

其結果是，在停止信號Sstop追上開始信號Sstart之前，溫度計鎖存器TL的輸出為0，在追上之后首先變為1。這樣一來，通過(N+1)個溫度計鎖存器TL0～TLN鎖存的數據作為溫度計代碼TC[0:N]輸出。對于溫度計代碼的名稱，以某位為界，值從1切換為0(或從0切換為1)，這與溫度計相似。

需要說明的是，當停止信號Sstop未追上開始信號Sstart時，溫度計代碼TC的所有位變為0，當停止信號Sstop比開始信號Sstart先輸入時，所有位變為1。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：美國專利第4,494,021號說明書

專利文獻2：國際公開第03/36796號小冊子(pamphlet)

發明內容

在圖1的TDC中，游標延遲電路200中的第1預定量t1和第2預定量t2的差量Δt＝(t1-t2)賦予分辨率。在要求分辨率為10ps時，需要將延遲元件D1、D2的延遲量以高精度設計。當伴隨工藝波動、或溫度、電源電壓，第1延遲元件D1、第2延遲元件的延遲量產生偏差或變動時，會出現無法得到所期望的分辨率的問題。

另外，采用圖1的TDC300在1ns的范圍內進行時間測量時，需要多級，即1ns/10ps＝100級，會導致電路面積增大。

或者，在圖1的TDC300中，難以實現10ps以下的分辨率，為了應對下一代的高位速率傳輸，期待提供能實現更高分辨率的TDC。

本發明是鑒于這樣的課題而完成的，其總的目的在于提供一種能夠解決上述這些問題中的至少一個的時間測量技術。

本發明的一個方式中，涉及一種時間測量電路，測量第1信號和第2信號的邊沿的時間差。該時間測量電路具有：采樣電路，其以第2信號的邊沿的定時讀入第1信號的邏輯電平；和過渡時間測量電路，其測量采樣電路在亞穩狀態下的輸出信號的過渡時間。