[发明专利]具有离散增益之电压时间转换器

说明书

本发明属于集成电路技术领域，具体为具有离散增益之电压时间转换器。本发明的电压时间转换器的核心架构包括动态时间放大器、校正码生成电路、增益校正电路以及反相器；电压时间转换器基本可以实现高线性度且低功耗的特性，其主要根据输入电压的信号产生两条不同大小的电流，使得负载电容以两个不同的速率放电至地，而当放电电压小于反相器的门槛电压后，反相器由0变为1，两反相器输出之间的相位差即为转换后的时间差；增益校正电路根据校正码生成电路的输出打开或关闭调节两输入电压产生的电流大小，扩大增益可调整的范围并减少固定延时的产生，使电压时间转换器得增益保持稳定，且提高电路的转换速率。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体为具有离散增益之电压时间转换器。

背景技术

随着工艺的越来越先进，使得电源电压可以降低以或得更低功耗的设计，但低电源电压也使得一些模拟电路的性能受到影响。举例来说，传统的闪存模拟数字转换器其量程(full scale)的范围由电源电压决定，因此如果要实现一个高精度的模拟数字转换器，其电压分辨率可能会到μ量级或更小，导致对于比较器设计的要求变高，否则电压分辨率被比较器的偏差电压淹没。目前许多时间域信号处理电路，例如时间数字转换器，利用于解决上述的问题。举例来说，传统的闪存时间数字转换器的量程范围和操作频率有关，而时间数字转换器的精度主要由延时链中的最小延时决定，而随着工艺进步，晶体管中的延时变小，于是使用不同工艺但相同位数的时间数字转换器，其精度可以做的越来越好。因此闪存时间数字转换器可以实现更高精度的性能。此外，时间域信号处理电路可以使用数字电路来实现，以降低功率消耗。

为了获得时间域信号处理带来的好处，一些设计使用电压时间转换器将处理信号转换到时间域做处理。在文献[1]提出的应用于基于时间域的模拟数字转换器的高线性度电压时间转换器，主要在动态放大器的基础上加入了一对输入差动对调整增益，但使用该差动对增益误差的改善程度有限，且增益对于差动对输入电压的漂移有很大的影响。文献[2]提出一种基于采样的电压时间转换器，其运作原理也是使用电容充放电的方式将电压信号转换为时间信号，和一般传统的动态放大器不同，电路中设计一条额外的路径来决定电容是否放电至地，此电路为有静态电流得产生，因此整体电路消耗功率较大。

因在电压转换为时间信号的过程中会在输出端产生一个固定的延时，所以如果要避免延时的产生，则需要产生一个相对大的电流，但也代表电流随着输入信号变化而变化的程度也会变大，因此本发明基于动态放大器组成的时间电压转换器，来提出一种增益校正电路，以离散增益校正方式提高增益可校正的范围。此外，增益校正电路使用数字控制位进行校正，因此可以进行一些简单的计算得到数字增益误差后直接数入至增益校正电路中，以简化增益校正的电路复杂度。

参考文献

[1] K. Ohhata, A 2.3-mV, 1-GHz, 8-Bit Fully Time-Based Two-Step ADCUsing a High-Linearity Dynamic VTC, in IEEE Journal of Solid-State Circuits,vol. 54, no. 7, pp. 2038-2048, April 2019.

[2] P. Osheroff, G. S. La Rue, and S. Gupta, A Highly Linear 4GS/sUncalibrated Voltage-to-Time Converter with Wide Input Range, 2016 IEEEInternational Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Montreal, Canada,2016, pp. 57-60.。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种具有离散增益之电压时间转换器。