Field Programmable Gate Array(FPGA) 기반 해상도와 정확도 향상을 위한 Side by side 탭-딜레이 방식의 시간-디지털 변환기

이다원; 김균하; 임한상

doi:10.5573/ieie.2017.54.9.116

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이다원 김균하 임한상 (광운대학교)

저널정보: 대한전자공학회 전자공학회논문지 전자공학회논문지 제54권 제9호 (통권 제478호)

발행연도: 2017.9

수록면: 116 - 123 (8page)

DOI: 10.5573/ieie.2017.54.9.116

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Field-Programmable Gate Array (FPGA)기반 탭-딜레이 방식의 시간-디지털 변환기에서 해상도는 FPGA 내부 지연소자의 지연시간에 의존하여 해상도를 향상시키는데 한계가 있다. 또한 각 지연소자의 단위 지연시간(bin width)의 불균일성 때문에 정확도가 저하되는 문제점이 있다. 따라서 두 개의 캐리체인을 단위 지연시간의 절반만큼의 차이를 두고 나란히 배치하여 각각의 출력을 모두 사용하여 해상도를 향상시키는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 두 개의 캐리체인상의 효과적인 bin 재배치를 통해 ultra wide bin 및 narrow bin의 사용을 제한할 수 있어서 정확도 향상에도 기여한다. 이 방식은 내부 캐리체인 자원을 두 배로 사용해야 한다는 문제점이 있지만 파인 입력부에서 클럭의 up edge와 down edge 중 측정범위를 줄일 수 있는 edge를 선택하게 하여 파인부의 측정 범위를 클럭의 반주기로 줄임으로써 해결한다. 제안한 시간-디지털 변환기의 성능 측정결과 해상도는 13.02ps에서 8.802ps로 향상되었고, INL(Integral Nonlinearity)은 기존 -27.979~19.283ps에서 -11.557~16.274ps로, DNL(Differential Nonlinearity)은 -7.981~29.022ps에서 -5.879~13.123ps로 향상되었다.

#TDC #FPGA #Tapped delay line #Bin rearrangement #Resolution

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