[发明专利]一种基于异步复位的应用于TADC的时间数字转换器

说明书

本发明涉及一种基于异步复位的应用于TADC的时间数字转换器，包括：细量化器模块、粗量化器模块、复位信号产生模块和数字译码电路模块。在每个采样周期中，细量化器模块用于产生相位，并采集锁存Start信号的相位值和Stop信号的相位值，同时产生计数时钟信号，粗量化器模块用于根据计数时钟信号进行计数，并采集锁存Start信号的整数值和Stop信号的整数值，最终数字译码电路模块通过细量化器模块和粗量化器模块采集锁存的值输出数字码，同时粗量化器模块根据复位信号产生模块产生的复位信号进行复位操作。本发明的时间数字转换器无需对Start和Stop信号的顺序进行检测，大大简化了时间数字转换器的结构，也提高了时间数字转换器的可靠性。

技术领域

本发明属于数模混合信号集成电路技术领域，具体涉及一种基于异步复位的应用于TADC的时间数字转换器。

背景技术

随着半导体制造工艺的提升，所有的电压域模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，简称ADC)都面临着由电源电压的降低而导致输入摆幅下降的问题，从而影响模数转换器的信噪比。相反，随着工艺节点的减小，晶体管的速度越来越快，这将给时间域模数转换器(Time-Domain ADC，简称TADC)带来巨大的优势，而时间数字转换器(Time-to-Digital Converter，简称TDC)是TADC的重要组成器件。

为了抑制噪声干扰，提高电路性能，TDC的前一级电压时间转换器(Voltage-to-Time Converter，简称VTC)通常采用差分结构，产生Start信号和Stop信号，TDC对所述Start信号和Stop信号进行采集和处理，得到两个信号之间的时间间隔。传统的TDC结构一般采用粗量化器和细量化器构成，其中，细量化器采用的是高频振荡器，提供皮秒级别的LSB(Least Significant Bit，最低有效位)；粗量化器采用计数器，高频振荡器每经过一个周期，计数器加1，记满后从0开始循环往复。由于粗量化器和细量化器是上电后一直运行，粗量化器记满后会从0开始重新计数，所以TDC的译码电路的输出值，不能直接采用采集到的Stop信号的码值和Start信号的码值的差值。

为了解决上述问题，一般会在传统的TDC结构上增加Start信号和Stop信号先后顺序的判断电路，通过判断先后关系来求取正确的Stop信号的码值和Start信号的码值。该判断电路的结构一般通过两个DFF(D类型触发器)互采得到两位的码值Flag[1:0]，然后通过Flag(标志位)来判断先后关系。但是该判断电路存在明显的缺陷，在纳米级半导体制造工艺下，TDC的LSB为几皮秒，而DFF所需的建立时间通常在十几皮秒到几十皮秒。因此当Start信号和Stop信号相距很近，即小于DFF建立时间时，该判断电路并不能正确判断Start信号和Stop信号的先后关系，导致译码错误，从而产生误码。因此还需在具有此判断电路的TDC结构上再增加误码校正电路，使得TDC的结构更加复杂。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于异步复位的应用于TADC的时间数字转换器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于异步复位的应用于TADC的时间数字转换器，包括：细量化器模块、粗量化器模块、复位信号产生模块和数字译码电路模块，其中，

所述细量化器模块用于产生相位，并采集锁存Start信号的相位值和Stop信号的相位值，同时产生计数时钟信号；

所述粗量化器模块连接所述细量化器模块，用于根据所述计数时钟信号进行计数，并采集锁存所述Start信号的整数值和所述Stop信号的整数值；

所述复位信号产生模块连接所述粗量化器模块，用于根据所述Start信号和所述Stop信号产生复位信号，并发送至所述粗量化器模块，以控制所述粗量化器模块进行复位操作；