[發明專利]一種時間數字轉換器

有效

• 申請號: 201210211299.6
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN103516367A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 王新剛;楊海鋼
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: H03M1/50
• 分類號: H03M1/50
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

1.一種時間數字轉換器，其特征在于，設有：

一粗檢測電路，具有端口一、端口二和端口三，其中：端口三接收輸入的電平信號，用于對不同的電平信號選擇不同的測量量程；端口一和端口二用于分別接收輸入兩個具有連續時間間隔的跳變沿信號，并利用粗檢測電路中的環狀延遲線對兩個具有連續的時間間隔的跳變沿信號之間的時間間隔進行粗測量，并對端口一輸入的跳變沿信號在環狀延遲線中的循環次數進行計數，獲取環狀延遲線的所有裁決延遲單元的最終狀態值、獲取環狀延遲線中端口一輸入跳變沿信號的循環次數計數值和獲取于端口二輸入跳變沿信號的時間余量信號；

一接口電路，其兩個輸入端連接粗檢測電路輸出端，接收并將所述裁決延遲單元的最終狀態值生成開始信號的上升沿，并將所述時間余量信號生成停止信號的上升沿，獲取開始信號和停止信號的上升沿之間的時間間隔作為粗檢測電路的時間余量；

一細檢測電路，具有兩個輸入端和端口四，所述端口四用于接收輸入的控制信號，用于進一步調節控制細檢測電路的測量精度；所述兩個輸入端連接接口電路的輸出端，接收并利用細檢測電路中的差分環形振蕩器對接口電路輸出的開始信號和停止信號的上升沿之間的時間間隔進行細測量，并對差分環形振蕩器中振蕩器的振蕩周期進行計數，生成并輸出差分環形振蕩器中振蕩器的振蕩周期計數值；

一計算單元，其輸入端分別與粗檢測電路的計數器的輸出端連接、與裁決延遲輸出端連接、與細檢測電路的計數器的輸出端連接，接收并將所述端口一輸入的跳變沿信號在環狀延遲線中的循環次數計數值、所述最終狀態值和所述的差分環形振蕩器中振蕩器的振蕩周期計數值生成并輸出含有待測時間間隔信息的數字量。

2.如權利要求1所述的時間數字轉換器，其特征在于，粗檢測電路包括：

多個裁決延遲單元，每個裁決延遲單元有數據輸入端、時鐘輸入端、清零輸入端、選擇輸入端和一個輸出端，所述端口二連接所有裁決延遲單元的數據端，第一個裁決延遲單元的時鐘端連接循環控制電路的輸出端；之后的每一個裁決延遲單元的時鐘端都連接其前一個裁決延遲單元的輸出端；最后一個裁決延遲單元的輸出端以內部反饋信號的方式連接到循環控制電路的一個輸入端；后一個裁決延遲單元的輸出端連接到前一個裁決延遲單元的清零端；通過所述端口三輸入的電平信號連接到每一個裁決延遲單元的選擇端，用于切換測量量程；通過多個裁決延遲單元首尾相接，構成了一個環狀延遲線；環狀延遲線用于對輸入的時間間隔進行粗測量，產生并輸出粗測量結果；

一循環控制電路，其有兩個輸入端和一個輸出端，一個輸入端連接到了所述端口一，另一個輸入端連接到最后一個裁決延遲單元的輸出端；循環控制電路的輸出端連接到了第一個裁決延遲單元的時鐘端；循環控制電路的控制信號來自所述端口一輸入的邊沿信號；循環控制電路用于端口一輸入的邊沿信號和環狀延遲線內部反饋信號之間的切換；

一計數器，其輸入端連接到第一個裁決延遲單元的輸出端，用于產生并輸出端口一輸入的跳變沿信號在環狀延遲線中的循環次數。

3.如權利要求1所述的時間數字轉換器，其特征在于，細檢測電路包括：

一振蕩控制電路，其有三個輸入端，兩個輸出端，其中第一輸入端和第二輸入端連接到接口電路的輸出端，用于接收接口電路輸入的兩個上升沿信號；第三輸入端連接到相位檢測電路的輸出端；第一輸入端和第二輸入端接收的信號是邊沿信號或是脈沖信號，振蕩控制電路用于產生第一振蕩器和第二振蕩器的多種振蕩控制信號；

第一振蕩器，其有一個輸入端和一個輸出端，其輸入端連接到振蕩控制電路的第一輸出端，其輸出端連接到相位檢測電路的第一輸入端；第一振蕩器的振蕩頻率通過改變第一振蕩器內部場效應管的柵氧電容而實現微調，第一振蕩器用于產生振蕩頻率可調的振蕩信號；

第二振蕩器，其有一個輸入端和一個輸出端，其輸入端連接到振蕩控制電路的第二輸出端，其輸出端連接到相位檢測電路的第二輸入端；第二振蕩器的振蕩頻率通過改變第二振蕩器內部場效應管的柵氧電容而實現微調，第二振蕩器用于產生振蕩頻率可調的振蕩信號；

一相位檢測電路，其有兩個輸入端和一個輸出端，其中第一輸入端連接到第一振蕩器的輸出端，第二輸入端連接到了第二振蕩器的輸出端，其輸出端連接到振蕩控制電路的第三輸入端，相位檢測電路用于檢測第一振蕩器和第二振蕩器所產生信號之間的相位關系，相位一致時，相位檢測電路輸出電平信號，第一振蕩器和第二振蕩器均停止振蕩；

一計數器，用于記錄第二振蕩器的周期數。