[发明专利]一种应用于两步式时间数字转换器中的数据同步校准方法

说明书

本发明公开了一种应用于两步式时间数字转换器中的数据同步校准方法，涉及集成电路设计领域。本发明方法通过选择器选取细量化器的N相位驱动时钟中的任意一个相位时钟的上升沿对正沿计数的第一粗计数器和负沿计数的第二粗计数器的数据结果进行锁存得到一对锁存值；然后再通过比较器对两个锁存值进行比较，比较结果返回状态机，状态机根据比较结果确定当前粗量化器和细量化器数据是否完成同步；通过控制选择器来选择下一个相位的驱动时钟作为锁存器的锁存时钟和同步器的控制信号，直到比较器返回结果为1，完成校准。本方法相对于现有的技术具有时间转换工作更稳定、误码率更低的优点。

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，特别是涉及一种应用于两步式时间数字转换器中的数据同步校准方法。

背景技术

时间数字转换器是光学测距传感器的核心部件，它用来测量光子在空中飞行的时长，为得到大的测距量程同时兼顾高的精度，时间数字转换器通常是由粗量化转换器和细量化转换器组合而成的。当时间数字转换器接收到开始信号，由N级延迟单元组成的环形振荡器开始工作，向C bit粗量化转换器和F bit(N＝2^F)细量化转换器输送50％占空比的时钟信号。其中粗量化转换器只由N路时钟中的一路驱动，而细量化转换器则由N路时钟信号同时驱动。

细量化转换器由第三锁存器和译码器组成，当时间数字转换器接收到停止信号时，细量化转换器会把停止时刻对应的多路时钟相位信息进行锁存和译码，输出细量化值fine_dataF:1。

粗量化转换器由第一粗计数器和第二粗计数器以及数据同步器组成，当时间数字转换器接收到停止信号时，粗量化计数器的数据停止更新。为避免停止时刻恰好落在粗量化值跳变时刻的附近导致粗量化转换器出现亚稳态误差，通常在粗量化转换器中采用双计数的方式来计数，即对时钟上升沿(第一粗计数器)和时钟下降沿(第二粗计数器)都进行计数，形成相位差值为180°的两组计数值：coarse_data1C:1和coarse_data2C:1。

时间数字转换器的最终输出由粗量化转换器结果coarse_dataC:1和细量化转换器结果fine_dataF:1组合而成。

上述采用双计数机制工作的粗量化转换器面临的一个问题是如何对粗量化值和细量化值进行同步以得到最终的TDC数据，即每一次测量中粗量化转换器都会得到两组粗量化值，如何通过数据同步器正确的选择其中一组粗量化值来和细量化值做组合是TDC能否正确工作的关键问题，这是因为如果时间数字转换器接收到的停止信号恰好落在第一粗计数器(第二粗计数器)的数据跳变时刻(数据处于亚稳态)附近且数据同步器恰好选择了粗计数值1(粗计数值2)作为最终的粗量化值，则时间数字转换器的最终输出结果可能是亚稳态的粗量化值和细量化值的组合，从而产生误码。因此如何在停止信号到来时控制数据同步器正确选取粗计数值完成数据同步对于时间数字转换器的工作稳定性是至关重要的。

发明内容

本发明提供了一种应用于两步式时间数字转换器中的数据同步校准方法，解决了以上问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种应用于两步式时间数字转换器中的数据同步校准方法，该时间数字转换器包括粗量化转换器、细量化转换器、状态机、由N级延迟单元组成的环形振荡器、N选1选择器、第一锁存器、第二锁存器、比较器、缓冲器，所述粗量化转换器包括第一粗计数器、第二粗计数器、数据同步器，所述细量化转换器包括第三锁存器和译码器，所述方法包括如下步骤：

S01、所述状态机复位，所述N选1选择器的选择控制位选取编号为clock_phase1的时钟信号作为N选1选择器的输出；

S02、所述状态机输出开始信号，启动环形振荡器，所述第一粗计数器和第二粗计数器开始计数；

S03、所述状态机释放第一锁存器和第二锁存器的RESET信号；