摘要:时间数字转换器(TDC)是一种常用的时间间隔测量电路,广泛用于飞行时间(ToF)测量,频率测量等领域。 针对传统 TDC 分辨率与测量范围相互制约的问题,基于 SMIC 55 nm CMOS 工艺提出了一种兼顾分辨率与测量范围的两步式 TDC 结构。 该 TDC 第 1 级使用环形结构进行粗量化,以扩大测量范围;第 2 级利用延迟锁相环(DLL)结构精确控制压控延迟单元的延迟, 以产生代表分辨率的延迟差,进而实现细量化,提高了分辨率。 其中,设计了一种简便的时间余量求取算法,将第 1 级的粗量化 误差准确传递到第 2 级。 同时特别设计了第一级延迟单元的结构,以消除传统环形 TDC 中多路选择器(MUX)在信号循环过程 中造成的延迟失配。 仿真结果表明,该 TDC 的分辨率为 4. 8 ps,测量范围达到 1. 26 μs,微分非线性(DNL)小于 0. 6 LSB,积分 非线性(INL)小于 1. 8 LSB。