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Field-programmable gate array (FPGA) 기반 시간-디지털 변환기 (time-to-digital converter: TDC)는 구조가 단순하고, 빠른 변환속도를 갖는 딜레이 라인 (delay-line) 방식을 주로 사용한다. 하지만 딜레이 라인 방식 TDC의 시간 측정범위를 늘리기 위해서는 딜레이 라인의 길이가 길어지므로 사용되는 소자가 많아지고, 비선형성으로 인한 오차가 증가하는 단점이 있다. 따라서 본 논문은 동일한 길이의 딜레이 라인에 펄스 트레인 (pulse-train)을 입력하여 시간 측정범위를 향상시키고, 리소스를 효율적으로 사용하는 방식을 제안한다. 펄스 트레인 입력 방식의 TDC는 긴 시간을 측정하기 위하여 시작신호의 입력과 동시에 4-천이 (transition) 펄스 트레인이 딜레이 라인에 입력된다. 그리고 동기회로 (synchronizer) 대신 천이 상태 검출부를 설계하여 중지신호 입력 시 사용된 천이를 판별하고, 준안정 상태 (meta-stable state)를 피하면서 딜레이 라인의 길이를 줄이는 구조를 갖는다. 제안한 TDC는 72개의 딜레이 셀 (delay cell)을 사용하였고, 파인부 (fine interpolator)의 성능 측정 결과, 시간측정범위는 5070 ㎰, 평균 분해능은 20.53 ㎰, 최대 비선형성은 1.46 LSB였으며, 시간 측정범위는 계단 (step) 파형을 입력신호로 사용하는 기존 방식 대비 약 343 % 향상되었다.
목차
요약
Abstract
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 딜레이 라인 방식 TDC
Ⅲ. 펄스 트레인 입력 방식 TDC
Ⅳ. 측정 결과
Ⅴ. 결론
REFERENCES
참고문헌 (9)
참고문헌 신청
[학술지(정기간행물)] - M. Daigneault / 2011 / A high-resolution time-to-digital converter on FPGA using dynamic reconfiguration / IEEE Trans. Instrum. Meas 60 (6) : 2070 ~ 2079
[단행본] - Stephan Henzler / 2010 / Time-to-digital converters / Springer : 13 ~ 17
[학술지(정기간행물)] - M. Fishburn / 2013 / A 19. 6 ps, FPGA-based TDC with multiple channels for open source applications / IEEE Trans. Nucl. Sci 60 (3) : 2203 ~ 2208
[학술지(정기간행물)] - 정현철 / 2014 / Field Programmable Gate Array 기반 다중 클럭과 이중 상태 측정을 이용한 시간-디지털 변환기 / 전자공학회논문지 51 (8) : 156 ~ 164
[학술대회논문] - J. Wu / 2009 / An FPGA Wave union TDC for time-of-flight applications / IEEE Nucl. Sci. Symp. Conf. Rec : 299 ~ 304
[단행본] - Stephan Henzler / 2010 / Time-to-digital converters / Springer : 13 ~ 17
[학술지(정기간행물)] - M. Fishburn / 2013 / A 19. 6 ps, FPGA-based TDC with multiple channels for open source applications / IEEE Trans. Nucl. Sci 60 (3) : 2203 ~ 2208
[학술지(정기간행물)] - 정현철 / 2014 / Field Programmable Gate Array 기반 다중 클럭과 이중 상태 측정을 이용한 시간-디지털 변환기 / 전자공학회논문지 51 (8) : 156 ~ 164
[학술대회논문] - J. Wu / 2009 / An FPGA Wave union TDC for time-of-flight applications / IEEE Nucl. Sci. Symp. Conf. Rec : 299 ~ 304
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