[發明專利]時間-數字轉換裝置及方法

有效

• 申請號: 201710879837.1
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107577139B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 于寶亮;馮海剛;戴思特;張寧;檀聿麟
• 申請（專利權）人: 深圳銳越微技術有限公司
• 主分類號: G04F10/00
• 分類號: G04F10/00
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 胡海國

本發明公開一種時間?數字轉換裝置及方法，該裝置通過并聯連接的時間?數字轉換器接收同一組具有相位差的時間信號的方式，將時間信號轉換為數字信號，并將用于選擇輸出轉換器的控制信號及數字信號一并輸出至數據選擇器中；數據選擇器根據控制信號選擇對應時間?數字轉換器的數字信號，并輸出所述數字信號；本發明通過采用兩個TDC并行工作的方式，對現有的系統結構PD+MUX+TDC進行改進，省掉PD模塊，實現高速和高分辨率的時間?數字轉換。

技術領域

本發明涉及信號處理領域，特別涉及一種時間-數字轉換裝置及方法。

背景技術

目前，例如基于雙斜率模數轉換器ADC的這類時間-數字轉換器TDC，均對輸入信號的相位有所要求；因此在TDC應用中，需要在TDC前面增加相位檢測模塊PD和數據選擇器MUX兩個模塊。

參考圖1，相位檢測模塊檢測輸入時間信號Tip和Tim的相位信息，并產生控制信號Ctrl；控制信號Ctrl控制數據選擇器將輸入信號中相位超前的信號送到TDC中的E端口，并將相位滯后的信號送到TDC的L端口；TDC將E端和L端間的信號時間差轉換成溫度計碼Da；Da經過溫度計碼-二進制碼轉換模塊轉換為二進制碼Db，并與Ctrl信號拼接，得到補碼輸出Dc；由于一般情況下，系統要求輸出為二進制碼，所以需要額外的譯碼電路，將補碼電路轉為二進制碼Dout；

上述整個系統的轉換時間如式(1)所示：

t_conv＝t_PD+t_MUX+t_TDC+t_logic (1)

其中，t_conv表示整個系統的轉換時間，t_PD表示相位檢測模塊的相位檢測時間，t_MUX表示數據選擇器的延遲時間，t_TDC表示時間-數字轉換器的轉換時間，t_logic表示碼制轉換和拼接所需時間。

從式(1)中可以看到，相位檢測模塊PD的加入需要消耗一定的轉換時間；這在一定程度上限制了時間-數字轉換器TDC的轉換速度；另外在高分辨率應用上，時間-數字轉換器TDC的分辨率可以做到亞皮秒量級，但是相位檢測模塊PD較難實現如此高的分辨率。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種時間-數字轉換裝置及方法，通過兩個時間-數字轉換器TDC并行工作的新型結構，省掉相位檢測模塊PD模塊，以解決它們對轉換速度的限制和較難實現高分辨率的問題。

為實現上述目的，本發明提出的一種時間-數字轉換裝置，包括數據選擇器、第一時間-數字轉換器、第二時間-數字轉換器、溫度計碼-二進制碼轉換模塊、拼接模塊和譯碼電路，所述第一時間-數字轉換器和所述第二時間-數字轉換器結構相同且并聯連接，所述第一時間-數字轉換器的第一輸入端和所述第二時間-數字轉換器的第二輸入端分別接入第一時間信號，所述第一時間-數字轉換器的第二輸入端和所述第二時間-數字轉換器的第一輸入端分別接入與第一時間信號具有相位差的第二時間信號；

所述第一時間-數字轉換器和所述第二時間-數字轉換器，用于將時間信號轉換為數字信號，并將用于選擇輸出轉換器的控制信號及所述數字信號一并輸出至數據選擇器中；

所述數據選擇器，用于根據控制信號選擇對應時間-數字轉換器的數字信號，并輸出該數字信號；

所述溫度計碼-二進制碼轉換模塊，用于接收數據選擇器輸出的數字信號，將數字信號轉換為二進制碼，即將溫度計碼轉換為二進制碼，并輸出；

所述拼接模塊，用于將所述數據選擇器輸出的控制信號和所述溫度計碼-二進制碼轉換模塊輸出的二進制碼進行拼接，并將拼接結果作為輸入時間對應的數字結果進行輸出；

所述譯碼電路，用于對輸入時間對應的數字結果進行碼制轉換。