[发明专利]面积小和功耗低的时间数字转换器

说明书

本公开涉及面积小和功耗低的时间数字转换器。公开用于将时间段转换为数字值的TDC。示例TDC包括环形振荡器和余量产生电路。余量产生电路的每个级都被配置为对环形振荡器的两个不同级的输出进行操作。TDC还包括计数器，用于对次数进行计数，该次数是在被转换为数字值的时间段期间处于第一信号电平和第二信号电平之间的环形振荡器开关的级之一的输出。TDC包括组合器，用于通过将指示由计数器计数的次数的值与余量产生电路的输出进行组合来生成数字值。与传统的TDC设计相比，这样的TDC可以具有相对较小的面积和较低的功耗，同时产生足够的线性行为。

技术领域

本公开总体上涉及电子装置和系统，并且更具体地涉及时间数字转换器。

背景技术

在电子仪器和信号处理中，时间数字转换器(TDC)是一种用于识别事件并提供事件发生时间或事件发生时间段的数字表示的设备。例如，TDC可能会输出表示每个传入脉冲到达时间的数字值。一些应用程序希望测量两个事件之间的时间间隔，而不是绝对时间的概念。例如，在锁相环(PLL)电路中使用的TDC可以测量输入时钟信号和反馈时钟信号之间的相位差。TDC可以数字化输入时钟信号的脉冲和反馈时钟信号的脉冲之间的相位差，并且输出数字化的相位差的指示。

多种因素会影响TDC的成本、质量和耐用性。诸如空间/表面积之类的物理约束可能会对TDC要求或规格造成进一步的约束，因此在设计对于给定应用而言最佳的TDC时必须权衡取舍和独创性。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种时间数字转换器(TDC)，包括：环形振荡器，具有多个级；余量产生电路，具有多个级，其中，所述余量产生电路的每一级被配置为对来自所述环形振荡器的两个级的输出进行操作；计数器，耦合到所述环形振荡器的多个级之一的输出，并且被配置为对次数进行计数，该次数是在被转换为数字值的时间段期间处于第一信号电平和第二信号电平之间的环形振荡器开关的多个级之一的输出处的信号；和组合器，被配置为将指示由所述计数器计数的次数的值与所述余量产生电路的输出进行组合以生成数字值。

根据本公开的又一个方面，提供了电子装置，包括：时间数字转换器(TDC)，被配置为将指示参考时钟信号和输入时钟信号之间的相位差的时间段转换为数字值；和锁相环(PLL)电路，被配置为基于由TDC产生的数字值来产生具有与所述输入时钟信号的相位有关的相位的输出信号，其中所述TDC包括：环形振荡器，包括多个级，余量产生电路，包括多个级，其中所述余量产生电路的每一级被配置为对来自所述环形振荡器的两个级的输出进行操作，和组合器，被配置为基于所述余量产生电路的输出来生成数字值。

根据本公开的又一个方面，提供了一种用于将指示参考时钟信号和输入时钟信号之间的相位差的时间段转换为数字值的方法，该方法包括：通过脉冲调节逻辑为环形振荡器和余量产生电路中的每个提供使能信号，其中：所述使能信号在该时间段期间是有效的，并且在该时间段之前和之后均是无效的，所述环形振荡器包括多个级，所述余量产生电路包括多个级，和所述余量产生电路的每一级被配置为对来自所述环形振荡器的两个级的输出进行操作；通过计数器，对次数进行计数，该次数是在所述使能信号是有效时的时间内处于第一信号电平和第二信号电平之间的环形振荡器开关的多个级之一的输出处的信号；和基于指示由所述计数器计数的次数的值和所述余量产生电路的输出来产生所述数字值。

附图说明

为了提供对本公开及其特征和优点的更完整的理解，结合附图参考以下描述，其中，相同的附图标记表示相同的部分，其中：

图1提供了根据本公开的一些实施例的示例TDC的电路图；

图2提供根据本公开的一些实施例的图1的TDC的环形振荡器和余量产生电路的电路图；

图3提供了根据本公开的一些实施例的可以在图1的TDC中使用的计数器的示意图。

图4提供了根据本公开的一些实施例的图1的TDC的时序图；