[發明專利]面積小和功耗低的時間數字轉換器

在審

• 申請號: 202110519725.1
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113949378A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: W·包米克;B·蘇里亞納拉亞納
• 申請（專利權）人: 亞德諾半導體國際無限責任公司
• 主分類號: H03L7/08
• 分類號: H03L7/08
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 汪晶晶

本公開涉及面積小和功耗低的時間數字轉換器。公開用于將時間段轉換為數字值的TDC。示例TDC包括環形振蕩器和余量產生電路。余量產生電路的每個級都被配置為對環形振蕩器的兩個不同級的輸出進行操作。TDC還包括計數器，用于對次數進行計數，該次數是在被轉換為數字值的時間段期間處于第一信號電平和第二信號電平之間的環形振蕩器開關的級之一的輸出。TDC包括組合器，用于通過將指示由計數器計數的次數的值與余量產生電路的輸出進行組合來生成數字值。與傳統的TDC設計相比，這樣的TDC可以具有相對較小的面積和較低的功耗，同時產生足夠的線性行為。

技術領域

本公開總體上涉及電子裝置和系統，并且更具體地涉及時間數字轉換器。

背景技術

在電子儀器和信號處理中，時間數字轉換器(TDC)是一種用于識別事件并提供事件發生時間或事件發生時間段的數字表示的設備。例如，TDC可能會輸出表示每個傳入脈沖到達時間的數字值。一些應用程序希望測量兩個事件之間的時間間隔，而不是絕對時間的概念。例如，在鎖相環(PLL)電路中使用的TDC可以測量輸入時鐘信號和反饋時鐘信號之間的相位差。TDC可以數字化輸入時鐘信號的脈沖和反饋時鐘信號的脈沖之間的相位差，并且輸出數字化的相位差的指示。

多種因素會影響TDC的成本、質量和耐用性。諸如空間/表面積之類的物理約束可能會對TDC要求或規格造成進一步的約束，因此在設計對于給定應用而言最佳的TDC時必須權衡取舍和獨創性。

發明內容

根據本公開的一個方面，提供了一種時間數字轉換器(TDC)，包括：環形振蕩器，具有多個級；余量產生電路，具有多個級，其中，所述余量產生電路的每一級被配置為對來自所述環形振蕩器的兩個級的輸出進行操作；計數器，耦合到所述環形振蕩器的多個級之一的輸出，并且被配置為對次數進行計數，該次數是在被轉換為數字值的時間段期間處于第一信號電平和第二信號電平之間的環形振蕩器開關的多個級之一的輸出處的信號；和組合器，被配置為將指示由所述計數器計數的次數的值與所述余量產生電路的輸出進行組合以生成數字值。

根據本公開的又一個方面，提供了電子裝置，包括：時間數字轉換器(TDC)，被配置為將指示參考時鐘信號和輸入時鐘信號之間的相位差的時間段轉換為數字值；和鎖相環(PLL)電路，被配置為基于由TDC產生的數字值來產生具有與所述輸入時鐘信號的相位有關的相位的輸出信號，其中所述TDC包括：環形振蕩器，包括多個級，余量產生電路，包括多個級，其中所述余量產生電路的每一級被配置為對來自所述環形振蕩器的兩個級的輸出進行操作，和組合器，被配置為基于所述余量產生電路的輸出來生成數字值。

根據本公開的又一個方面，提供了一種用于將指示參考時鐘信號和輸入時鐘信號之間的相位差的時間段轉換為數字值的方法，該方法包括：通過脈沖調節邏輯為環形振蕩器和余量產生電路中的每個提供使能信號，其中：所述使能信號在該時間段期間是有效的，并且在該時間段之前和之后均是無效的，所述環形振蕩器包括多個級，所述余量產生電路包括多個級，和所述余量產生電路的每一級被配置為對來自所述環形振蕩器的兩個級的輸出進行操作；通過計數器，對次數進行計數，該次數是在所述使能信號是有效時的時間內處于第一信號電平和第二信號電平之間的環形振蕩器開關的多個級之一的輸出處的信號；和基于指示由所述計數器計數的次數的值和所述余量產生電路的輸出來產生所述數字值。

附圖說明

為了提供對本公開及其特征和優點的更完整的理解，結合附圖參考以下描述，其中，相同的附圖標記表示相同的部分，其中：

圖1提供了根據本公開的一些實施例的示例TDC的電路圖；

圖2提供根據本公開的一些實施例的圖1的TDC的環形振蕩器和余量產生電路的電路圖；

圖3提供了根據本公開的一些實施例的可以在圖1的TDC中使用的計數器的示意圖。

圖4提供了根據本公開的一些實施例的圖1的TDC的時序圖；