온도변화에 안정한 시간-디지털 변환 회로 = Temperature Stable Time-to-Digital Converter

국문 초록 (Abstract)

시간 정보를 디지털 정보로 변환하기 위한 아날로그 지연소자를 사용하는 시간-디지털 변환회로를 설계하였다. 설계된 회로는 동작 온도가 변화하더라도 안정된 출력을 얻을 수 있도록 설계하였으며, HSPICE 시뮬레이션을 통하여 동적을 확인하였다. 설계된 지연소자는 온도가 $-20^{\circ}C$에서 $70^{\circ}C$까지 변화할 때 상온에 비해 -0.18%-0.126%의 지연시간 변화율을 보였다. 그리고 이를 이용하는 시간-디지털 변환회로에서 온도가 $-20^{\circ}C$에서 $70^{\circ}C$까지 변화하고 디지털 출력 값이 15가 되었을 때의 시간을 비교하면, 상온에 비하여 -0.18%에서 0.12%의 시간차를 보였다. 그러나 온도 변화에 안정화되지 않은 시간-디지털 변환회로의 경우 상온에 비하여 -1.09%에서 1.28%의 시간차를 보였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To converter time information to digital information Time-to-Digital Converter(TDC) is designed by using analog delay elements. To obtain the temperature stable characteristics the circuit is designed and the operation of the designed circuit is confirmed by HSPICE. The characteristics variation of the designed delay element with temperature is from -0.18% to 0.126% compared to room temperature characteristics when the temperature is varied from $-20^{\circ}C$ tp $70^{\circ}C$. Time difference is from -0.18% to 0.12% compared to room temperature characteristic when the temperature is varied from $-20^{\circ}C$ tp $70^{\circ}C$. The time difference is simulated when the digital output is 15. However the time difference is from -1.09% to 1.28% in the TDC using temperature non-stable analog delay elements.

참고문헌 (Reference)

1 R. cicalese, "Implementation of High-Resolution Time-to-Digital Converters on two different FPGA devices" 1-5, 2007

2 Jin-Ho Choi, "Delay Time Reliability of Analog and Digital Delay Elements for Time-to-Digital Converter" 7 (7): 2010

3 Karadamoglou, K., "Delay An 11-bit highresolution and adjustable-range CMOS time-to-digital converter for space science instruments" 39 : 214-222, 2004

4 Hong Jun Park, "CMOS Analog Integrated Circuit Design" Sigma Press 1999

5 Jian Song, "A high-resolution Time-to-Digital Converter Implemented in field programmable gate array" 53 (53): 2006

6 Vengattaramane, K., "A gated ring oscillator based parallel-TDC system with digital resolution enhancement" 57-60, 2009

7 Poki Chen, "A Cyclic Timeto- Digital Converter With Deep Sub-nanosecond Resolution" 605-608, 1999