基于CMOS的高精度两步式TDC设计

摘要

提出了一种基于TSMC 0.18μm CMOS工艺的适用于全数字锁相环、飞行时间测量等应用的高精度两步式时间数字转换器（TDC）.针对传统TDC分辨率与量程相互制约以及由延迟单元不匹配性造成精度低的问题，提出了采样补偿环形TDC结构和反向自补偿链结构，兼顾分辨率和量程，大幅度提高结构整体测量精度，设计了精简的互补开关过渡电路传递两级之间的量化时间余量，采用专用电压生成电路稳定产生不同的控制电压，芯片面积仅为0.75 mm×0.64 mm.测试结果表明：设计的TDC使用TSMC 0.18μm工艺可以实现47 ps分辨率，量程为56 ns，微分线性度小于0.34 LSB，积分线性度小于0.68 LSB.

关键词

时间数字转换器 / 两步式 / 高精度 / 锁相环 / CMOS工艺