[发明专利]时间-数字转换装置及方法

说明书

本发明公开一种时间‑数字转换装置及方法，该装置通过并联连接的时间‑数字转换器接收同一组具有相位差的时间信号的方式，将时间信号转换为数字信号，并将用于选择输出转换器的控制信号及数字信号一并输出至数据选择器中；数据选择器根据控制信号选择对应时间‑数字转换器的数字信号，并输出所述数字信号；本发明通过采用两个TDC并行工作的方式，对现有的系统结构PD+MUX+TDC进行改进，省掉PD模块，实现高速和高分辨率的时间‑数字转换。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，特别涉及一种时间-数字转换装置及方法。

背景技术

目前，例如基于双斜率模数转换器ADC的这类时间-数字转换器TDC，均对输入信号的相位有所要求；因此在TDC应用中，需要在TDC前面增加相位检测模块PD和数据选择器MUX两个模块。

参考图1，相位检测模块检测输入时间信号Tip和Tim的相位信息，并产生控制信号Ctrl；控制信号Ctrl控制数据选择器将输入信号中相位超前的信号送到TDC中的E端口，并将相位滞后的信号送到TDC的L端口；TDC将E端和L端间的信号时间差转换成温度计码Da；Da经过温度计码-二进制码转换模块转换为二进制码Db，并与Ctrl信号拼接，得到补码输出Dc；由于一般情况下，系统要求输出为二进制码，所以需要额外的译码电路，将补码电路转为二进制码Dout；

上述整个系统的转换时间如式(1)所示：

t_conv＝t_PD+t_MUX+t_TDC+t_logic (1)

其中，t_conv表示整个系统的转换时间，t_PD表示相位检测模块的相位检测时间，t_MUX表示数据选择器的延迟时间，t_TDC表示时间-数字转换器的转换时间，t_logic表示码制转换和拼接所需时间。

从式(1)中可以看到，相位检测模块PD的加入需要消耗一定的转换时间；这在一定程度上限制了时间-数字转换器TDC的转换速度；另外在高分辨率应用上，时间-数字转换器TDC的分辨率可以做到亚皮秒量级，但是相位检测模块PD较难实现如此高的分辨率。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种时间-数字转换装置及方法，通过两个时间-数字转换器TDC并行工作的新型结构，省掉相位检测模块PD模块，以解决它们对转换速度的限制和较难实现高分辨率的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种时间-数字转换装置，包括数据选择器、第一时间-数字转换器、第二时间-数字转换器、温度计码-二进制码转换模块、拼接模块和译码电路，所述第一时间-数字转换器和所述第二时间-数字转换器结构相同且并联连接，所述第一时间-数字转换器的第一输入端和所述第二时间-数字转换器的第二输入端分别接入第一时间信号，所述第一时间-数字转换器的第二输入端和所述第二时间-数字转换器的第一输入端分别接入与第一时间信号具有相位差的第二时间信号；

所述第一时间-数字转换器和所述第二时间-数字转换器，用于将时间信号转换为数字信号，并将用于选择输出转换器的控制信号及所述数字信号一并输出至数据选择器中；

所述数据选择器，用于根据控制信号选择对应时间-数字转换器的数字信号，并输出该数字信号；

所述温度计码-二进制码转换模块，用于接收数据选择器输出的数字信号，将数字信号转换为二进制码，即将温度计码转换为二进制码，并输出；

所述拼接模块，用于将所述数据选择器输出的控制信号和所述温度计码-二进制码转换模块输出的二进制码进行拼接，并将拼接结果作为输入时间对应的数字结果进行输出；

所述译码电路，用于对输入时间对应的数字结果进行码制转换。