0.18μmcmos工藝時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(tdc)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、TheDesignandImplementationofTime—toDigitalConverter(TDC)with0181amCMOStechnologyAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheDegeeofMasterofEngineeringBYLiYazhouSupervisedbyProfHuQingshengandWangXiaoyanSchoolofInformationS

2、cienceandEngineeringSoutheastUniversityMarch2013摘要摘要傳統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)基本上都是由模擬電路構(gòu)成，數(shù)字電路的所占比重很低。為了降低模擬電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，越來越多的結(jié)構(gòu)采用了數(shù)字校正電路。近來，一種基于時(shí)間的ADC結(jié)構(gòu)被提了出來，它由電壓時(shí)間轉(zhuǎn)換器ⅣTC)和時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)組成，這種結(jié)構(gòu)克服以往結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，可以充分利用工藝發(fā)展帶來的優(yōu)勢。本文主要研究了高速高精度時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換

3、器，同時(shí)采用全定制以及半定制設(shè)計(jì)方法，基于TSMCO181xmCMOS工藝，完成了電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)高精度，在研究比較了各種高精度實(shí)現(xiàn)方法之后，采用游標(biāo)卡尺延時(shí)線結(jié)構(gòu)，它由三部分組成：游標(biāo)卡尺延時(shí)線、讀出電路和編碼電路。其中，游標(biāo)卡尺延時(shí)線采用全定制方法設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對延時(shí)大小的精確控制，讀出電路完成對溫度計(jì)碼的暫存和對齊功能，采用半定制方法設(shè)計(jì)，而編碼電路則采用了流水線結(jié)構(gòu)以達(dá)到500MHz的速度。這種混合設(shè)計(jì)方法既保證了電路的

4、性能，又降低了設(shè)計(jì)難度，節(jié)省了時(shí)間。為了方便芯片的測試，在芯片內(nèi)部專門設(shè)計(jì)了一個(gè)激勵(lì)信號產(chǎn)生模塊。該模塊使用半定制方法設(shè)計(jì)，能夠產(chǎn)生若干個(gè)均勻覆蓋TDC動態(tài)范圍的測試信號，方便了TDC的功能測試和精度測試。整個(gè)芯片的版圖面積為12521amx705urt已進(jìn)行了流片和測試。測試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的TDC實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)指標(biāo)，在500MHz頻率下，盡管精度略有損失，芯片仍然能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)時(shí)間間隔的編碼輸出，18V電壓下的平均工作電流為5lmA。關(guān)鍵