[發(fā)明專(zhuān)利]一種恒定斜率數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器及其控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911135887.4
• 申請(qǐng)日: 2019-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110908270A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐榮金;葉大蔚;史傳進(jìn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G04F10/00
• 分類(lèi)號(hào): G04F10/00
• 代理公司: 上海元好知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;劉琰

1.一種恒定斜率數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括：

放電負(fù)載電容，用于存儲(chǔ)電荷以放電產(chǎn)生一個(gè)電壓下降沿；

放電電流源，其輸入端與所述放電負(fù)載電容的輸出端相連，用于通過(guò)放電負(fù)載電容放電電流大小決定輸出電壓下降沿的斜率；

開(kāi)關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其輸出端與所述放電負(fù)載電容的輸出端相連，用于設(shè)置放電負(fù)載電容的放電起始電壓；

緩沖器，其輸入端與所述開(kāi)關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端相連，用于將放電負(fù)載電容放電的電壓下降沿轉(zhuǎn)換為上升沿，并且提供穩(wěn)定的輸出上升沿轉(zhuǎn)換速率；

時(shí)鐘和控制信號(hào)產(chǎn)生電路，其輸出端分別與放電負(fù)載電容和開(kāi)關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，用于接收輸入延時(shí)控制字dcw和輸入時(shí)鐘in，并輸出實(shí)際延時(shí)控制字dcw_act及多個(gè)不同的時(shí)鐘相位。

2.如權(quán)利要求1所述的恒定斜率數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述放電電流源包括電流偏置電路、nmos共源共柵電流源及開(kāi)關(guān)SW0；所述nmos共源共柵電流源包括nmos共源管和nmos共柵管；所述nmos共源管的柵極與所述電流偏置電路提供的偏置電壓Vbg1相連；所述nmos共柵管的柵極與所述電流偏置電路提供的偏置電壓Vbg2相連；所述nmos共柵管的源極輸入端與所述放電負(fù)載電容的輸出端相連；所述nmos共柵管的源極輸出端與所述nmos共源管的源極輸入端相連；所述開(kāi)關(guān)SW0的一端與所述nmos共源管的源極輸出端相連，另一端接地；所述開(kāi)關(guān)SW0的控制端接收輸入時(shí)鐘in。

3.如權(quán)利要求1所述的恒定斜率數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述放電負(fù)載電容包括電容CL和開(kāi)關(guān)SW1；所述電容CL的一個(gè)極板與電源相連，另一極板與開(kāi)關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端相連；所述開(kāi)關(guān)SW1的兩端分別連接所述電容CL的兩端；所述開(kāi)關(guān)SW1的控制端接收所述時(shí)鐘和控制信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的時(shí)鐘相位ck1。

4.如權(quán)利要求1所述的恒定斜率數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括負(fù)載電容CT、由若干電容C1-Cn組成的電容陣列、開(kāi)關(guān)SW2及開(kāi)關(guān)SW3；所述負(fù)載電容CT和電容陣列中電容的一端共同相連；所述負(fù)載電容CT的另一端與電源相連；電容陣列中電容的另一端接收所述時(shí)鐘和控制信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的實(shí)際延時(shí)控制字dcw_act；所述開(kāi)關(guān)SW2的一端與負(fù)載電容CT和電容陣列的共有端相連，另一端與所述放電負(fù)載電容的輸出端和所述緩沖器的輸入端相連；所述開(kāi)關(guān)SW2的控制端接收所述時(shí)鐘和控制信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的時(shí)鐘相位ck2；所述開(kāi)關(guān)SW3的兩端分別與所述負(fù)載電容CT的兩端相連；所述開(kāi)關(guān)SW3的控制端接收所述時(shí)鐘和控制信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的時(shí)鐘相位ck3。

5.如權(quán)利要求4所述的恒定斜率數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收的實(shí)際延時(shí)控制字dcw_act采用二進(jìn)制輸入時(shí)，電容陣列中電容Cn的大小為2^(n-1)·Cu，其中Cu為電容陣列中單位電容大小。

6.如權(quán)利要求1所述的恒定斜率數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器使用至少兩個(gè)時(shí)鐘相位：

電壓重置相位：負(fù)載電容CT兩端均連接至電源；電容陣列與負(fù)載電容CT的共有端也連接至電源，另一端接收的實(shí)際延時(shí)控制字dcw_act等于重置控制字dcw_rst；開(kāi)關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vdac等于電源電壓Vdd；

電壓設(shè)置相位：負(fù)載電容CT一端連接電源；電容陣列與負(fù)載電容CT的共有端與放電負(fù)載電容的輸出端和所述緩沖器的輸入端相連通，另一端接收的實(shí)際延時(shí)控制字dcw_act等于輸入延時(shí)控制字dcw；開(kāi)關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vdac＝Vdd·[CT+(M-dcw_rst+dcw)·Cu]/(CT+M·Cu)，其中Cu為電容陣列中單位電容大小，M為電容陣列中電容的總數(shù)。

7.如權(quán)利要求6所述的恒定斜率數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器，其特征在于，當(dāng)電壓重置相位中使用的重置控制字dcw_rst小于輸入延時(shí)控制字dcw時(shí)，開(kāi)關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器在電壓設(shè)置相位的輸出電壓Vdac>Vdd；當(dāng)電壓重置相位中使用的重置控制字dcw_rst大于輸入延時(shí)控制字dcw時(shí)，開(kāi)關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器在電壓設(shè)置相位的輸出電壓Vdac<Vdd。