[发明专利]宽输入范围电容-比较器型时间放大方法与放大器

说明书

技术领域

本发明涉及微电子学的模拟集成电路设计领域，特别涉及一种宽输入范围电容-比较器型时间放大方法与放大器。

技术背景

因为时间放大器（TDA）可以提高时间-数字转换器的分辨率并且增加输入范围,所以时间放大器被广泛应用于片上时间测量电路以及数字锁相环等电路。现有时间放大器大致分为基于R-S锁存器的时间放大器、交叉延迟单元时间放大器等。

发明人在实现本发明的过程中，发现上述技术至少存在以下缺点和不足：

传统提出的时间放大器的输入范围都只有几十皮秒，因为只有在这个范围内才能保证线性输出。除此之外，现有技术中提到的时间放大器的增益都要受限于工艺和器件的不匹配，对设计的要求较高。本专利提出一种宽输入范围电容-比较器型时间放大器，具有较大的输入范围,良好的线性度以及对设计要求低的特点。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在进一步增加传统时间放大器的输入范围，使时间放大器在较大输入范围下仍能保持线性特性以及降低设计要求，提出一种宽输入范围电容-比较器型时间放大器。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，宽输入范围电容-比较器型时间放大器，包括：三个D触发器，一个二输入与非门，一个二输入异或门，一个多路选择器，一个开关，一个电容，一个比较器和两个电流源；

时间信号的输入端T_in1和T_in2分别连接两个D触发器的Clk输入端，两个D触发器的D输入端与高电平VDD相连，两个D触发器的Q输出端分别和二输入与非门的输入端及二输入异或门输入端相连；二输入与非门的输出端连接两个D触发器的复位端RN，二输入异或门输出端连接多路选择器的控制端S，S连接第三个D触发器的Clk输入端，第三个D触发器的D输入端连接高电平VDD，电容复位的反向信号连接第三个D触发器的复位端RN；

电流源I_a的流出端与多路选择器的1端相连，电流源I_a流入端和高电平VDD相连。电流源I_b的流入端与多路选择器的0端相连，电流源I_b流出端和低电平VSS相连；多路选择器的输出端和电容C的一端相连，电容C的另一端接参考电平VCM，电容的复位开关和比较器的两个输入端分别跨接在电容C的两端。

宽输入范围电容-比较器型时间放大方法，借助前述放大器实现，包括如下步骤：电容-比较器型时间放大器在工作时，使输入的两个时间信号经过D触发器、与非门、异或门检测，控制多路选择器对电流源进行控制，从而完成在特定时间内的充放电，比较器通过检测电容两端电压完成输出信号的转换，从而实现时间信号的放大。

所述方法的各步骤进一步细化为：

在t₀时刻，使复位开关S_Rst断开，完成采样电容C的复位，采样电容C电压为V_CM；在t₁时刻，控制端S为高电平，多路选择器将电流源I_a和采样电容C相连，采样电容C开始以电流固定I_a开始充电，充电过程持续到t₂时刻，控制端S变为低电平，此时得到采样电容C上的电压V_S，由此得到：

ΔT1=t2-t1=CIa(VS-VCM)]]>