[发明专利]两步式高速动态时间数字转换器

权利要求书

1.一种两步式高速动态时间数字转换器，其特征在于，由粗调时间数字转换器、动态时间放大器、细调时间数字转换器以及解码器组成；由粗调时间数字转换器结束第一次转换后，得到一个数字结果；同时，粗调时间数字转换器中的余量产生器得到第一次转换产生的误差；由动态时间放大器将误差放大，放大后的误差信号输入至细调时间数字转换器进行第二次的转换，得到一个数字结果；最后将粗调时间数字转换器得到的数字结果以及细调时间数字转换器得到的数字结果输入至解码器，得到最终数字输出结果；

所述动态时间放大器由时间电压转换器以及电压时间转换器组成；它将粗调时间数字转换器产生的余量误差经过时间电压转换器后产生电压信号，最后再将电压信号输入至电压时间转换器，产生一个放大的输出时间信号；

所述的时间电压转换器主要由相位频率侦测器(PFD)以及两条充放电流路径组成，相位频率侦测器包含两个D型触发器以及一个与门，充放电路径包含反相器(INV)、两个开关SW₁、SW₂和采样电容C_S，反相器由P型晶体管MP1和N型晶体管MN1组成；在充放电流路径中，反相器在输入信号UP/DN为0，开关SW₁关闭且开关SW₂打开时，电压节点VSP/VSN充电至VDD；输入信号UP/DN为1，开关SW₁关闭且开关SW₂打开时，晶体管MN1导通，使得电压节点VSP/VSN放电至GND；在整个转换过程中只有在输入信号UP/DN为1，开关SW₁关闭且开关SW₂打开的这个状态下才会产生电流，因此可以节省静态功率的消耗。

2.根据权利要求1所述的两步式高速动态时间数字转换器，其特征在于，所述的电压时间转换器为一个传统的动态放大器架构，主要由两个P型晶体管MP2、MP3和四个N型晶体管MN2-MN5、负载电容C_L和反相器依序组成；运行中，根据两输入电压的大小产生两种不同大小的电流分别对两负载电容放电，并由反相器将电压信号转成时间信号；其中晶体管MN2用于对电压时间转换器的转换增益进行校正，使得动态时间放大器具有稳定的增益。

3.根据权利要求1所述的两步式高速动态时间数字转换器，其特征在于，所述的动态时间放大器，具有稳定增益以及高线性度的特性，并利用采样-保持的功能进行时间-电压-时间转换，实现一种流水线架构，以达到更快的转换速度。