[发明专利]时间寄存器

说明书

一种时间寄存器(300)包含：耦合到一对输入时钟(IN₁、IN₂)的一对输入(345、346)；用于产生一对电平信号(V_C1、V_C2)的一对三态逆变器(301、302)；以及耦合到所述电平信号(V_C1、V_C2)用于产生一对输出时钟(OUT₁、OUT₂)的一对输出(347、348)，其中所述三态逆变器(301、302)响应于一对状态信号(S₁、S₂)和所述对输入时钟(IN₁、IN₂)，用于保持所述电平信号(V_C1、V_C2)或使所述电平信号(V_C1、V_C2)放电。

技术领域

本发明涉及一种在时间-数字转换器内应用的时间寄存器。具体来说，本发明涉及一种用于将输入信号与状态信号之间的时间差传播为电压电平的时间寄存器。

背景技术

一般来说，时间-数字转换器(time-to-digital converter，TDC)是用于识别事件并提供所述事件出现的时间的数字表示的装置。时间-数字转换器，或也被称为时间数字化器，通常用于测量时间间隔并将其转换成数字输出。TDC用于应确定两个信号脉冲之间的时间间隔的许多不同应用中。当信号脉冲的上升沿或下降沿越过预定义阈值时，开始和停止测量。

目前存在许多不同类型的TDC。游标TDC使用两个延时线，具有t1和t2的相应逆变器延时。通过延时差t1-t2(假定t1>t2)给出有效时间分辨率。由于通过极小延时差确定时间分辨率，因此需要非常大量的逆变器级以覆盖大检测范围，这引起延时不匹配并同时增加功耗。利用例如逆变器的上升时间和下降时间之间的差的脉冲收缩TDC严重受工艺-电压-温度(process-voltage-temperature，PVT)变化的影响。时间放大TDC以与两步A/D转换器相同的方式放大来自粗TDC的时间残余，其接着在精细TDC中解析，具有相同的随之而来的线性问题(关键取决于PVT变化)。无源相位内插TDC使用无源装置来获得子选通延时，但是其精确度受到内插电阻器之间的输出节点上的寄生电容限制。选通环形振荡器TDC(gated-ring oscillator TDC，GRO TDC)具有噪声整形特性。量化噪声在如一阶ΔΣ调制器中的频率中整形，即，其大部分朝向较高频率推送。由于GRO TDC在高频率中操作，即，在几千兆Hz中操作，因此功耗非常高，并且一阶噪声整形会限制其带宽。

需要改进时间-数字转换器的精确性。具体地说，需要将时间-数字转换器(time-to-digital converter，TDC)分辨率改进为约1ps，其是比给定加工技术中的逆变器延时的延时提供的数量级更好的数量级。此类TDC分辨率极其具有挑战性，但是如今在低功率移动应用中，例如在基于全数字PLL(all-digital PLL，ADPLL)的蜂窝式电话中很需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于改进时间-数字转换器的精确性的概念，具体来说，通过相较于现有方案的数量级改进时间-数字转换器的分辨率。

此目的通过独立权利要求的特征得以实现。进一步的实施形式通过从属权利要求、说明书和附图清楚可见。

本发明中所描述的基本概念是介绍在时间-数字转换器内应用的时间寄存器或时域寄存加法器/减法器。时域寄存加法器/减法器用于实现时域中的加法、减法和寄存器功能。基于其的误差反馈TDC实现一阶噪声整形。此TDC接着被复制以将噪声整形阶数增加到三阶，其由时间交错时域加法器/减法器寄存器、量化器和数字-时间转换器(digital-to-time converter，DTC)构成。通过所有以上所述，实现时域噪声整形特性。

为了详细描述本发明，将使用以下术语、缩写以及符号：