【摘 要】
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数字时间转换器（DTC）是一种根据数字信号控制实现不同的输入到输出延时的电路,可用于调整关键信号路径的传播延时。利用DTC可以相对地提高时间分辨率,在最近几十年,DTC越来越受到学术界和工业研究的关注,其主要应用在频率合成和有线/无线发射机和接收机等领域。DTC与传统的数模转换器（DAC）相似,重要的性能特性包括动态范围、分辨率、精度、非线性和单调性,也包括功耗和抖动或相位噪声。本论文主要研究一种
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数字时间转换器（DTC）是一种根据数字信号控制实现不同的输入到输出延时的电路,可用于调整关键信号路径的传播延时。利用DTC可以相对地提高时间分辨率,在最近几十年,DTC越来越受到学术界和工业研究的关注,其主要应用在频率合成和有线/无线发射机和接收机等领域。DTC与传统的数模转换器（DAC）相似,重要的性能特性包括动态范围、分辨率、精度、非线性和单调性,也包括功耗和抖动或相位噪声。本论文主要研究一种宽动态范围,高精度的DTC电路,主要研究内容包括:（1）对传统DTC电路结构进行分析,以实现宽动态范围和高精度调整为目标,提出三段式DTC架构,包括基于延迟锁定环结构粗调、基于延时链的中调和基于相位插值器的细调三个部分,实现了预期延时转换效果。（2）为了校准由于工艺波动导致的DTC输出延时变化,在中调部分提出了一种新型的数字时间转换电路自校准方法。校准电路在DTC每级延时单元增加电容阵列进行最大延时校准,通过时间电压转换电路将信号最大输出延时时间转换为电压,再将转换电压与校准电压的差值进行放大,放大后的结果经过比较器进行比较,比较结果通过控制电路调整延时单元负载电容大小,从而精确调整DTC的最大延迟,实现了DTC的最大输出延时时间自适应的校准。基于40nm CMOS工艺,对DTC进行了设计,在电源电压为1V,参考频率为250MHz仿真条件下,仿真显示,设计实现了DTC的延时动态范围为0～4ns,最小分辨率为3.188ps。在DTC校准电路中,在校准电压为650m V-860m V范围内,实现了578ps-1.466ns的数字时间转换器的最大输出延时校准,校准误差不超过1.25%。
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