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카운터를 사용하는 시간-디지털 변환기의 설계
Design of a Time-to-Digital Converter Using Counter 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.20 no.3, 2016년, pp.577 - 582  

최진호 (Department of Embedded Software Engineering, Busan University of Foreign Studies)

초록
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전류 컨베이어를 사용하는 카운터 타입의 동기형 시간-디지털 변환기를 공급전압 3volts에서 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 설계하였다. 비동기 시간-디지털 변환기의 단점을 보완하기 위해 클록은 시작신호가 인가되면 시작신호와 동기화되어 생성된다. 비동기형 시간-디지털 변환기에서 디지털 출력 값의 에러는 클록주기인 $-T_{CK}$에서 $T_{CK}$이다. 그러나 동기형 시간-디지털 변환기의 경우 에러는 0에서 $T_{CK}$이다. 시작신호와 클록의 동기화로 인하여 시간간격 신호를 디지털 값으로 변환할 때 출력 값의 에러 범위는 감소한다. 또한 고주파의 외부 클럭을 사용하지 않음에 따라 회로의 구성이 간단하다. 설계된 시간-디지털 변환기의 동작은 HSPICE 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The synchronous TDC(Time-to-Digital Converter) of counter-type using current-conveyor is designed by $0.18{\mu}m$ CMOS process and the supply voltage is 3 volts. In order to compensate the disadvantage of a asynchronous TDC the clock is generated when the start signal is applied and the c...

주제어

#시간-디지털 변환기   #카운터 타입   #플래시타입   #전류 컨베이어 회로   #시간간격신호  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 카운터 타입의 시간-디지털 변환기를 설계하였다. 일반적으로 카운터를 사용하는 시간-디지털 변환기의 경우 외부에서 클록을 인가하여 시간간격 신호동안 클록의 숫자를 헤아리게 된다.
  • 시간-디지털 변환기를 다양한 시스템에 응용하기 위해서는 빠른 응답속도와 고분해능의 특성이 요구되어진다. 이를 위해 본 논문에서는 외부에서 인가되는 고주파 클록을 사용하지 않고, 변환된 디지털 값의 정확도 및 응답속도를 향상시킬 수 있는 카운터 타입의 시간-디지털 변환기를 설계하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
플래시 타입의 단점은 무엇인가? 카운터 타입의 경우 회로 구성은 간단하지만, 고주파의 클록이 추가로 인가되어야 하는 단점이 있다[4]. 그리고 플래시 타입의 경우 긴 변환시간이 소요되는 단점이 있다[4]. 시간-디지털 변환기를 다양한 시스템에 응용하기 위해서는 빠른 응답속도와 고분해능의 특성이 요구되어진다.
카운터 타입의 단점은 무엇인가? 카운터 타입의 경우 회로 구성은 간단하지만, 고주파의 클록이 추가로 인가되어야 하는 단점이 있다[4]. 그리고 플래시 타입의 경우 긴 변환시간이 소요되는 단점이 있다[4].
일반적으로 카운터를 사용하는 시간-디지털 변환기가 외부에서 클록을 인가하여 시간간격 신호동안 클록의 숫자를 헤아릴 때 디지털 변환시 에러가 발생하는 이유는 무엇인가? 일반적으로 카운터를 사용하는 시간-디지털 변환기의 경우 외부에서 클록을 인가하여 시간간격 신호동안 클록의 숫자를 헤아리게 된다. 이 경우 시작 신호와 클록, 멈춤신호와 클록의 비동기로 인하여 디지털 변환시 에러가 발생하게 된다. 그러나 본 논문에서 제안한 카운터 타입의 시간-디지털 변환기는 외부 클록을 사용하지 않아 시스템을 간단히 구성할 수 있는 장점이 있다.
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참고문헌 (6)

  1. Duo Sheng, Ching-Che Chung, Chih-Chung Huang and Jia-Wei Jian, "A High-Resolution and One-Cycle Conversion Time-to-Digital Converter Architecture for PET Omage Applications," in Proceedings of 35th Annual International Conference of the IEEE EMBS, Osaka, Japan, pp.2461-2464, July 2013. 

  2. T. Olsson and P. Nilsson, "A Digitally Controlled PLL for Soc Applications," IEEE Journal of Solid State Circuits, vol. 39, no. 5, pp.751-760, May 2004. 

    상세보기 crossref

  3. Takahiro Fusayasu, "A Fast Integrating ADC Using Precide Time-to-Digital Conversion," IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, pp. 302-304, 2007. 

  4. Stephan Henzler, Time-to-Digital Converters, Springer Netherlands, 2010. 

  5. S. Rana and K. Pal, "Current Conveyor Simulation Circuits Using Operational Amplifiers," Journal of Physical Sciences, vol. 11, pp.124-132, Aug. 2007. 

  6. Matthew Z. Straayer and Michael H. Perrott, "A Multi-Path Gated Ring Oscillator TDC with First-Order noise Shaping," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 44, no. 4, pp. 1089-1098, April 2009. 

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