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시작신호 및 멈춤신호와 동기화된 클록을 사용하는 시간-디지털 변환기
Time-to-Digital Converter Using Synchronized Clock with Start and Stop Signals 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.21 no.5, 2017년, pp.893 - 898  

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

초록
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카운터 타입의 시간-디지털 변환기를 공급전압 1.5volts에서 $0.18{\mu}mCMOS$ 공정을 이용하여 설계하였다. 일반적인 시간-디지털 변환기에서는 클록의 주기가 $T_{CK}$일 때, 시작신호와 클록의 시간차에 의해 최대 $T_{CK}$의 변환 에러가 발생한다. 그리고 멈춤신호와 클록의 시간차로 인해 -$T_{CK}$의 에러가 발생한다. 그러나 본 논문에서 제안한 시간-디지털 변환기는 이러한 단점을 보완하기 위해 클록은 시작신호 및 멈춤신호와 동기화하여 회로 내에서 생성되도록 설계하였다. 설계된 시간-디지털 변환기에서 시작신호와 클록의 시간차에 의한 변환에러는 발생하지 않으며, 멈춤신호에 의한 변환에러의 크기는 (1/2)$T_{CK}$로 감소된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A TDC(Time-to-Digital Converter) of counter-type is designed by $0.18{\mu}mCMOS$process and the supply voltage is 1.5 volts. The converted error of maximum $T_{CK}$ is occurred by the time difference between the start signal and the clock when the period of clock is $T_{CK...

주제어

#시간-디지털 변환기   #동기화된 클록   #카운터 타입   #시간간격신호  

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 시작신호 및 멈춤신호와 동기화된 클록을 사용하는 카운터 타입의 시간-디지털 변환기를 설계하였다. 일반적인 카운터 타입의 시간-디지털 변환기는 고주파의 외부 클록을 이용하여 시간간격 신호동안 클록을 헤아린다.
  • 본 논문에서는 플래시타입에 비해 빠른 응답속도를 가지는 카운터 타입의 시간-디지털 변환기를 설계하고자 한다. 그리고 시작신호와 동기화된 클록을 회로 내에서 생성하여 카운터의 클록으로 사용하고자 한다.

가설 설정

  • (b)와 같이 멈춤신호가 클록의 ‘low’ 동안 발생하면 카운터의 값은 증가하지 않는다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
시간-디지털 변환기 카운터 타입의 특징은? 카운터 타입의 경우 회로 구성은 간단하지만, 고주파의 클록이 추가로 인가되어야 하는 단점이 있다. 그리고 플래시 타입의 경우는 긴 변환시간이 소요되는 단점이 있다.
시간-디지털 변환기란? 시간-디지털 변환기는 시간 정보를 디지털 값으로 변환하는 회로로서 여러 가지 측정 시스템 및 통신시스템 등에 응용되어진다[1, 2]. 시간-디지털 변환기의 입력신호는 그림 1과 같이 시작신호(Start signal)와 멈춤신호(Stop signal)이다.
시간-디지털 변환기의 플래시 타입의 출력 원리는 무엇인가? 이 경우 분해능을 향상시키기 위해서는 고주파의 외부 클록이 요구되어진다. 그리고 플래시 타입은 입력신호를 지연하여 출력하는 지연소자를 이용하여 시간간격 신호를 디지털 값으로 변환한다. 즉, 시작 신호를 직렬로 연결된 지연소자에 입력시키고 멈춤 신호가 발생할 때 지연소자의 출력을 플립플롭에 저장한 다음, 데이터 처리를 통해 디지털 값으로 출력한다.
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참고문헌 (7)

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

  2. S. Henzler, Time-to-Digital Converters, Heidelberg, Springer Netherlands, 2010. 

  3. A. Balla, M. M. Beretta, P. Ciambrone et al., "The Characterization and Application of a Low Resource Based Time to Digital Converter," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment vol.739, pp.75-82, March 2014. 

  4. P. Dudeck, S. Szczepariski and J. V. Hatfield, "A High- Resolution CMOS Time-to-Digital Converter Utilizing a Vernier Delay Line," IEE Journal of Solid-State Circuit, vol.35, no.2, pp.240-246, Feb. 2000. 

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  5. J. Song, Q. An and S. Liu, "A High-Resolution Time-to- Digital Converter Implemented in Filed Programmable Gate Array," IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 53, no.1, Feb. 2006. 

  6. P. Chen, S. I. Liu and J. Wu, "Highly Accurate Cyclic CMOS Time-to-Digital Converter with Extremely Low Power Consumption," Electronics Letter, vol. 33, no.10, pp.858-860, May 1997. 

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  7. J. H. Choi, "Design of a TIme-to-Digital Converter Using Counter," Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 20, no. 3, pp. 577-582, March 2016. 

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