[发明专利]一种有PVT鲁棒性基于全差分环形振荡器的时间数字转换器

说明书

本发明公开了一种有PVT鲁棒性基于全差分环形振荡器的时间数字转换器，涉及一种时间数字转换器，针对工艺的不确定性和PVT鲁棒性的变化都严重制约着TDC的实际生产应用的矛盾提出本方案，依次电性连接的前端模块、全局控制模块、延迟单元和解码模块；还设置一延迟校准模块分别连接所述延迟单元和解码模块，用于对延迟单元的延迟校准，所述的延迟单元是全差分环形振荡器模块。优点在于，能够同时实现较高的精度和动态范围，通过一种简便的校准方式提高TDC的PVT鲁棒性耐受性和线性度。

技术领域

本发明涉及一种时间数字转换器，尤其涉及一种有PVT鲁棒性基于全差分环形振荡器的时间数字转换器。

背景技术

近年来，全数字锁相环技术快速发展，时间数字转换器(time digitalconverter,TDC)作为其中关键模块之一得到高度的重视。基于TDC的数字锁相环有着集成度高、易校准和可编程的特点，随着工艺节点的演进，全数字锁相环还表现出面积和性能方面的优势。传统电荷泵锁相环结构包含鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控制振荡器和分频器等模块，其中电荷泵和环路滤波器包含的电容和电阻等无源器件，除了消耗面积外，还恶化了锁相环的相位噪声性能。在新型全数字锁相环中，使用TDC取代了鉴频鉴相器和电荷泵，直接在时间域上处理相位信息，进一步通过片上数字滤波器处理。由于数字滤波器的可编程性，数字锁相环的环路动态特性可实时的改变，因此可以在快速锁定的同时保持较低的相位噪声。而且，由于去除了模拟滤波器中所使用的的大电容，数字锁相环的面积将大大减小。但是，TDC跟普通数模转换器一样存在精度受限的问题，所引入的量化噪声决定了全数字锁相环的带内噪声。除了精度要求外，TDC的测量范围还需覆盖一个完整的输入参考时钟周期，避免数字锁相环失锁的问题。另外，工艺的不确定性和PVT鲁棒性的变化都严重制约着TDC的实际生产应用，主要原因就是普通TDC的测量精度由延迟单元的延迟时间决定，而延迟时间随工艺角、电压、温度的变化而变化。

反相器链型TDC实现简单，且测量范围大，但精度受限于工艺节点。游标链型TDC具有较高的精度，但往往为了增大测量范围，牺牲了面积和功耗等指标。两步型TDC是反相器链型TDC和游标型TDC的结合，同时具有较高的精度和较大的测量范围，但不具有PVT(Pyramid Vision Transformer)鲁棒性。游标环型TDC理论上能提供无限的精度和测量范围，测量结果由两个环形振荡器的绝对延迟和相对延迟组成，因此线性度和精度等性能受这两方面影响。除此之外，由于环形振荡器常由奇数级反相器构成，版图设计工作比较困难，导致前后仿性能相差较大。

发明内容

本发明目的在于提供一种有PVT鲁棒性基于全差分环形振荡器的时间数字转换器，以解决上述现有技术存在的问题。

本发明所述一种有PVT鲁棒性基于全差分环形振荡器的时间数字转换器，包括依次电性连接的前端模块、全局控制模块、延迟单元和解码模块；还设置一延迟校准模块分别连接所述延迟单元和解码模块，用于对所述延迟单元的延迟校准；

所述的延迟单元是全差分环形振荡器模块。

所述的全差分环形振荡器模块包括，

首尾相接组成慢环的四个全差分反相器；

首尾相接组成快环的另外四个全差分反相器；以及，

用于采集比较慢环与快环中节点信号超前或滞后的四个边沿SR触发器。