0.18μmcmos工藝時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(tdc)的設計與實現(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成，數(shù)字電路的所占比重很低。為了降低模擬電路的設計復雜度，越來越多的結構采用了數(shù)字校正電路。近來，一種基于時間的ADC結構被提了出來，它由電壓時間轉(zhuǎn)換器ⅣTC)和時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)組成，這種結構克服以往結構的缺點，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間數(shù)字轉(zhuǎn)換

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

4、性能，又降低了設計難度，節(jié)省了時間。為了方便芯片的測試，在芯片內(nèi)部專門設計了一個激勵信號產(chǎn)生模塊。該模塊使用半定制方法設計，能夠產(chǎn)生若干個均勻覆蓋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。整個芯片的版圖面積為12521amx705urt已進行了流片和測試。測試結果表明，所設計的TDC實現(xiàn)了設計指標，在500MHz頻率下，盡管精度略有損失，芯片仍然能夠?qū)崿F(xiàn)相應時間間隔的編碼輸出，18V電壓下的平均工作電流為5lmA。關鍵