Time-to-Digital Converters

با تکنولوژی در حال انجام، مقیاس بندی وضوح بالا در حوزه ولتاژ به طور فزاینده ای مشکل ساز می شود. با این حال، وضوح دامنه زمان به طور مداوم در حال بهبود است زیرا مدارهای دیجیتال در هر نسل فناوری جدید سریعتر می شوند. تبدیل‌های زمان به دیجیتال اصول مبدل‌های زمان به دیجیتال (TDC) را بر اساس اصول تبدیل آنالوگ و دیجیتال توصیف می‌کند. یک بررسی نظری عمیق با توجه به کوانتیزاسیون، خطی بودن، نویز و تغییرپذیری ارائه شده است. معماری‌های پیشرفته TDC شرح داده شده‌اند که چالش‌های اندازه‌گیری بازه زمانی علامت‌گذاری شده، زمان اندازه‌گیری طولانی، وضوح بالا، خطی بودن بالا، توان کم، تغییرپذیری و کالیبراسیون، عدم تطابق کم بین اندازه‌گیری‌های متعدد و مناسب بودن برای اتوماسیون طراحی را بررسی می‌کنند. تکنیک‌های افزایش وضوح مانند کوچک‌شدن پالس، خط تاخیری ورنیه، درون‌یابی غیرفعال موضعی، خطوط تاخیر دروازه‌ای، و تقویت زمان با توجه به اصل عملکرد، وضوح، توان، مساحت، زمان تبدیل، حساسیت به تغییرات، معرفی و مورد بحث قرار می‌گیرند. مناسب برای اجرا و تولید انبوه در نهایت، مروری بر کاربردهای TDC در حلقه‌های قفل فاز و مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال ارائه شده است. مبدل‌های زمان به دیجیتال یک مبنای نظری قوی ارائه می‌کند و شامل یک نمای کلی منحصر به فرد در معماری‌های TDC و اصول تبدیل است.

With ongoing technology scaling high resolution in the voltage domain becomes increasingly troublesome. Time domain resolution, however, is continuously improving as digital circuits become faster in each new technology generation. Time-to-Digital Converters describes the fundamentals of time-to-digital converters (TDC) based on analog and digital conversion principles. An in depth theoretical investigation is provided with respect to quantization, linearity, noise, and variability. Advanced TDC architectures are described that address the challenges of signed time interval measurement, long measurement time, high resolution, high linearity, low-power, variability and calibration, low mismatch among multiple measurements, and suitability for design automation. Resolution enhancement techniques such as pulse-shrinking, Vernier delay-line, local passive interpolation, gated delay-lines, and time amplification are introduced and discussed with respect to operating principle, resolution, power, area, conversion time, susceptibility to variations, and suitability for implementation and mass production. Finally, an overview on TDC applications in phase-locked-loops and analog-to-digital converters is given. Time-to-Digital Converters provides a strong theoretical basis and comprises a unique in depth overview on TDC architectures and conversion principles.