[发明专利]一种恒定斜率数字时间转换器及其控制方法

权利要求书

1.一种恒定斜率数字时间转换器，其特征在于，包括：

放电负载电容，用于存储电荷以放电产生一个电压下降沿；

放电电流源，其输入端与所述放电负载电容的输出端相连，用于通过放电负载电容放电电流大小决定输出电压下降沿的斜率；

开关电容数模转换器，其输出端与所述放电负载电容的输出端相连，用于设置放电负载电容的放电起始电压；

缓冲器，其输入端与所述开关电容数模转换器的输出端相连，用于将放电负载电容放电的电压下降沿转换为上升沿，并且提供稳定的输出上升沿转换速率；

时钟和控制信号产生电路，其输出端分别与放电负载电容和开关电容数模转换器相连，用于接收输入延时控制字dcw和输入时钟in，并输出实际延时控制字dcw_act及多个不同的时钟相位。

2.如权利要求1所述的恒定斜率数字时间转换器，其特征在于，所述放电电流源包括电流偏置电路、nmos共源共栅电流源及开关SW0；所述nmos共源共栅电流源包括nmos共源管和nmos共栅管；所述nmos共源管的栅极与所述电流偏置电路提供的偏置电压Vbg1相连；所述nmos共栅管的栅极与所述电流偏置电路提供的偏置电压Vbg2相连；所述nmos共栅管的源极输入端与所述放电负载电容的输出端相连；所述nmos共栅管的源极输出端与所述nmos共源管的源极输入端相连；所述开关SW0的一端与所述nmos共源管的源极输出端相连，另一端接地；所述开关SW0的控制端接收输入时钟in。

3.如权利要求1所述的恒定斜率数字时间转换器，其特征在于，所述放电负载电容包括电容CL和开关SW1；所述电容CL的一个极板与电源相连，另一极板与开关电容数模转换器的输出端相连；所述开关SW1的两端分别连接所述电容CL的两端；所述开关SW1的控制端接收所述时钟和控制信号产生电路输出的时钟相位ck1。

4.如权利要求1所述的恒定斜率数字时间转换器，其特征在于，所述开关电容数模转换器包括负载电容CT、由若干电容C1-Cn组成的电容阵列、开关SW2及开关SW3；所述负载电容CT和电容阵列中电容的一端共同相连；所述负载电容CT的另一端与电源相连；电容阵列中电容的另一端接收所述时钟和控制信号产生电路输出的实际延时控制字dcw_act；所述开关SW2的一端与负载电容CT和电容阵列的共有端相连，另一端与所述放电负载电容的输出端和所述缓冲器的输入端相连；所述开关SW2的控制端接收所述时钟和控制信号产生电路输出的时钟相位ck2；所述开关SW3的两端分别与所述负载电容CT的两端相连；所述开关SW3的控制端接收所述时钟和控制信号产生电路输出的时钟相位ck3。

5.如权利要求4所述的恒定斜率数字时间转换器，其特征在于，所述开关电容数模转换器接收的实际延时控制字dcw_act采用二进制输入时，电容阵列中电容Cn的大小为2^(n-1)·Cu，其中Cu为电容阵列中单位电容大小。

6.如权利要求1所述的恒定斜率数字时间转换器，其特征在于，所述开关电容数模转换器使用至少两个时钟相位：

电压重置相位：负载电容CT两端均连接至电源；电容阵列与负载电容CT的共有端也连接至电源，另一端接收的实际延时控制字dcw_act等于重置控制字dcw_rst；开关电容数模转换器的输出电压Vdac等于电源电压Vdd；

电压设置相位：负载电容CT一端连接电源；电容阵列与负载电容CT的共有端与放电负载电容的输出端和所述缓冲器的输入端相连通，另一端接收的实际延时控制字dcw_act等于输入延时控制字dcw；开关电容数模转换器的输出电压Vdac＝Vdd·[CT+(M-dcw_rst+dcw)·Cu]/(CT+M·Cu)，其中Cu为电容阵列中单位电容大小，M为电容阵列中电容的总数。

7.如权利要求6所述的恒定斜率数字时间转换器，其特征在于，当电压重置相位中使用的重置控制字dcw_rst小于输入延时控制字dcw时，开关电容数模转换器在电压设置相位的输出电压Vdac>Vdd；当电压重置相位中使用的重置控制字dcw_rst大于输入延时控制字dcw时，开关电容数模转换器在电压设置相位的输出电压Vdac<Vdd。