[发明专利]一种高性能门控游标型时间数字转换器

摘要

本发明属于集成电路技术领域，具体为一种高性能门控游标型时间数字转换器。其包括相频检测器，用于检测两路输入信号的上升沿并比较频率；模式判决器，根据输入信号的幅度自动选择量化模式；量化单元先通过一位DSSA结构实现第一级量化，再由Vernier GRO对输入信号进行第二级量化；多相计数器，用来读取Vernier GRO的量化结果；环路锁定加速单元，记录出现在TDC死区中的输入信号上升沿的数目和类别，对TDC输出进行校准；评估逻辑电路，对多相计数器输出进行加和操作，并根据PFD输出频率比较结果对TDC的输出进行原补码的变换。本发明得到的时间数字转换器分辨率高、测量范围大且采样速率大。

主权项

一种高性能门控游标型时间数字转换器，其特征在于：包括相频检测器、模式判决器、量化单元、多相计数器、环路锁定加速单元和评估逻辑电路；其中：相频检测器，用于检测两路输入信号的上升沿并比较它们的频率；模式判决器，根据输入信号的幅度自动选择量化模式；量化单元，包括一位自选择逐次逼近结构和游标门控环形振荡器，游标门控环形振荡器包括一个相位比较器阵列、一个快速门控环形振荡器和一个慢速门控环形振荡器；输入信号通过量化单元的一位自选择逐次逼近结构实现第一级量化，一位自选择逐次逼近结构输出EN_S和EN_F信号，作为两个门控环形振荡器即快速门控环形振荡器和慢速门控环形振荡器的振荡使能信号；游标门控环形振荡器根据时延单元的延时值或延时差值对输入信号进行第二级量化；多相计数器，用来读取游标门控环形振荡器的量化结果；环路锁定加速单元，用于记录出现在高性能门控游标型时间数字转换器复位过程中的输入信号上升沿的数目和类别；评估逻辑电路，用于对多相计数器输出进行加和操作，其将两级量化结果合并，并根据相频检测器输出的频率比较结果对高性能门控游标型时间数字转换器的输出进行原补码的变换，最后再根据环路锁定加速单元的记录结果对TDC输出进行校准；其中：相频检测器检测REF和CKV信号的上升脉冲，输出START和STOP信号，两路输出信号的相位差绝对值与输入信号相等，且START的相位始终超前STOP，sign是相频检测器对两路输入信号的频率的比较结果，输出的START和STOP信号进入模式判决器和量化单元中；游标门控环形振荡器中的相位比较器阵列由两个单脉冲发生电路、一个SR锁存器和两个二输入与门和两个反相器组成；所述单脉冲发生电路分为第一单脉冲发生电路和第二单脉冲发生电路；其中：所述第一单脉冲发生电路的输入端接相位比较器的第一输入信号，输出端接SR锁存器的输入端S和第一反相器的输入端；所述第二单脉冲发生电路的输入端接相位比较器的第二输入信号，输出端接SR锁存器的输入端R和第二反相器的输入端；所述第一二输入与门电路的第一输入端接第一反相器的输出端，第二输入端接锁存器的输出端Q；所述第二二输入与门电路的第一输入端接第二反相器的输出端，第二输入端接SR锁存器的输出端QB；第一二输入与门的输出端即为相位比较器的输出端。