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온도변화에 안정한 시간-디지털 변환 회로

Temperature Stable Time-to-Digital Converter

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.16 no.4, 2012년, pp.799 - 804  

최진호 (부산외국어대학교)

초록
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시간 정보를 디지털 정보로 변환하기 위한 아날로그 지연소자를 사용하는 시간-디지털 변환회로를 설계하였다. 설계된 회로는 동작 온도가 변화하더라도 안정된 출력을 얻을 수 있도록 설계하였으며, HSPICE 시뮬레이션을 통하여 동적을 확인하였다. 설계된 지연소자는 온도가 $-20^{\circ}C$에서 $70^{\circ}C$까지 변화할 때 상온에 비해 -0.18%-0.126%의 지연시간 변화율을 보였다. 그리고 이를 이용하는 시간-디지털 변환회로에서 온도가 $-20^{\circ}C$에서 $70^{\circ}C$까지 변화하고 디지털 출력 값이 15가 되었을 때의 시간을 비교하면, 상온에 비하여 -0.18%에서 0.12%의 시간차를 보였다. 그러나 온도 변화에 안정화되지 않은 시간-디지털 변환회로의 경우 상온에 비하여 -1.09%에서 1.28%의 시간차를 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To converter time information to digital information Time-to-Digital Converter(TDC) is designed by using analog delay elements. To obtain the temperature stable characteristics the circuit is designed and the operation of the designed circuit is confirmed by HSPICE. The characteristics variation of ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 아날로그 지연소자를 사용하여 회로의 동작온도가 변화하더라도 안정된 시간-디지털 변환특성을 얻는 것이 목적이다. 이를 위해 먼저, 회로의 온도 변화에 안정화된 정전류원을 구성하여 아날로그 지연소자의 공급 전류로 사용한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
시간-디지털 변환회로란? 시간-디지털 변환회로는 시간 정보를 디지털 정보로 변환하는 회로로서 거리 측정을 위한 회로 및 주파수 혹은 위상분석 등을 위한 회로에서 널리 사용되어진다. 이러한 이유로 다양한 형태의 시간-디지털 변환회로가 소개되어졌으며, 연구되어지고 있다[1-6].
인버터를 직렬로 연결하여 ASIC으로 시간-디지털 변환회로를 구성하는 경우 장점은? 또 다른 방법은 원하는 지연시간이 되도록 인버터를 직렬로 연결하여 ASIC으로 시간-디지털 변환회로를 구성하는 것이다. 이 경우회로 특성의제어가 용이하고 가격을 낮출 수 있는 장점이 있다. 그러나 원하는 지연시간을 얻기 위해 많은 인버터를 연결하여 구성함에 따라 MOS 트랜지스터의 채널 폭과 길이 변화에 따른 각 지연소자의 전기적 특성을 일정하게 유지하는데 어려움이 있다.
시간-디지털 변환회로는 주로 어디에 사용되는가? 시간-디지털 변환회로는 시간 정보를 디지털 정보로 변환하는 회로로서 거리 측정을 위한 회로 및 주파수 혹은 위상분석 등을 위한 회로에서 널리 사용되어진다. 이러한 이유로 다양한 형태의 시간-디지털 변환회로가 소개되어졌으며, 연구되어지고 있다[1-6].
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참고문헌 (7)

  1. Poki Chen and Shen-Iuan Liu, "A Cyclic Timeto-Digital Converter With Deep Sub-nanosecond Resolution," IEEE 1999 Custom Integrated Circuits Conference pp.605-608, 1999. 

  2. R. cicalese, et al, "Implementation of High-Resolution Time-to-Digital Converters on two different FPGA devices," WSPC-Proceedings, pp.1-5, 2007. 

  3. Jian Song, Qi An and Shubin Liu, "A high-resolution Time-to-Digital Converter Implemented in field programmable gate array," IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 53, no. 1, Feb. 2006. 

  4. Karadamoglou, K., et al "Delay An 11-bit highresolution and adjustable-range CMOS time-to-digital converter for space science instruments," IEEE Solid-State-Circuit, vol.39, pp.214-222, Jan. 2004. 

  5. Vengattaramane, K., et al, "A gated ring oscillator based parallel-TDC system with digital resolution enhancement," Solid-State Circuit Conference A-SSCC 2009, pp.57-60, Nov. 2009. 

  6. Jin-Ho Choi, "Delay Time Reliability of Analog and Digital Delay Elements for Time-to-Digital Converter," International Journal of KIMICS, vol.7, no.1, Feb.2010. 

  7. Hong Jun Park, "CMOS Analog Integrated Circuit Design," Sigma Press, 1999. 

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