用于时间数字转换器的延迟校准电路的制作方法

本申请涉及时间数字转换器，特别是涉及一种用于时间数字转换器的延迟校准电路。

背景技术：

1、时间数字转换器是一种将时间信号转换为数字信号的电路，其在锁相环系统中得到广泛的应用。应用于电荷泵型锁相环以实现快速锁定功能的时间数字转换器一般对工作范围有一定要求，其工作范围通常需要覆盖锁相环系统的一个参考周期，延迟链型时间数字转换器结构是当前更多的一种时间数字转换器。

2、然而，当前采用开关电容阵列和数字校准算法对延迟链型时间数字转换器的延时增益进行校准，然而，这种结构的电路需要复杂的数字逻辑电路辅助校准，校准精度低且不易实现。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种便于实现且高精度的用于时间数字转换器的延迟校准电路。

2、本申请提供了一种延迟校准电路。该延迟校准电路用于快速锁定锁相环中，该延迟校准电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、滤波电容、偏置电压产生单元和压控延迟链；该压控延迟链，用于接收起始信号并输出经过延时后的反馈信号；其中，该压控延迟链还与采样电路共同构成用于将该起始信号和结束信号之间的时间间隔量化为数字信号的目标时间数字转换器；该鉴频鉴相器，用于接收该起始信号和该反馈信号，将该起始信号和该反馈信号之间的相位差转换为电压脉冲信号，并将该电压脉冲信号输出至该电荷泵；该电荷泵，用于在该电压脉冲信号的控制下，输出对应脉宽的电流信号至该滤波电容；该滤波电容，用于将该电流信号转换为延时控制电压，并将该延时控制电压作用至该偏置电压产生单元的输入端；该偏置电压产生单元，用于在该延时控制电压的作用下，产生偏置电压，并利用该偏置电压控制该压控延迟链的延迟时间。

3、在其中一个实施例中，该鉴频鉴相器包括第一触发器、第二触发器和第三触发器；该鉴频鉴相器还接收外部输入的使能信号；在该起始信号、该反馈信号和该使能信号的作用下，该第一触发器和该第二触发器输出该电压脉冲信号，以及，该第三触发器用于阻塞初始阶段的该起始信号；其中，该初始阶段为该反馈信号的上升沿首次到来之前的阶段。

4、在其中一个实施例中，当该使能信号由低电平跳变为高电平且该反馈信号为低电平时，在该反馈信号的上升沿首次到来之前，该第三触发器输出低电平，使得该第一触发器处于复位状态，以阻塞初始阶段的该起始信号；当该反馈信号的上升沿首次到来时，该第三触发器输出高电平，使得该第一触发器由复位状态变为采样状态；以及，该第二触发器由采样状态变为触发状态并输出该电压脉冲信号；在非初始阶段的该起始信号的上升沿到来时，该第一触发器由采样状态变为触发状态；以及，该第一触发器输出该电压脉冲信号。

5、在其中一个实施例中，在该第一触发器和该第二触发器输出该电压脉冲信号后，该第一触发器和该第二触发器由该触发状态变为该复位状态。

6、在其中一个实施例中，该鉴频鉴相器还包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第一与门、第一或门、第二或门和缓冲器；该第三反相器的输入端输入该使能信号，该第三反相器的输出端与该第三触发器的复位端和该第二或门的输入端连接；该第三触发器的时钟端输入该反馈信号，该第三触发器的输出端与该第二反相器的输入端连接；该第二反相器的输出端与该第一或门的输入端连接；该第一或门的输入端还与该第二或门的输入端连接，该第一或门的输出端与该第一触发器的复位端连接；该第一触发器的时钟端输入该起始信号，该第一触发器的输出端与该第一反相器连接，以经过该第一反相器的输出端输出该电压脉冲信号；该第一与门的输入端与该第一反相器的输出端和该第二触发器的输出端连接，该第一与门的输出端与该第一或门和该第二或门的输入端连接；该第二或门的输出端与该第二触发器的复位端连接；该第二触发器的时钟端输入该反馈信号，该第二触发器的输出端还与该缓冲器连接，以经过该缓冲器的输出端输出该电压脉冲信号。

7、在其中一个实施例中，该第一触发器、该第二触发器和该第三触发器为d触发器。

8、在其中一个实施例中，该压控延迟链包括多个级联的延迟单元；该偏置电压产生单元的输出端与各延迟单元均连接；该偏置电压产生单元，用于利用该偏置电压调节各延迟单元的电流，以控制该压控延迟链的延迟时间。

9、在其中一个实施例中，该偏置电压产生单元包括预充电管；该预充电管，用于在外部输入的使能信号为低电平且该延迟校准电路处于开环状态的情况下，将该偏置电压产生单元的输入端的控制电压调节为电源电压，以使各延迟单元的延时时间为最小值。

10、在其中一个实施例中，该预充电管，具体用于在该延迟校准电路未处于工作状态的情况下，在该使能信号的作用下，为该滤波电容充电，以调节该偏置电压产生单元的输入端的电压为该电源电压。

11、在其中一个实施例中，该偏置电压产生单元还包括多个开关管；各开关管的输入端连接该使能信号；各开关管，用于在该使能信号为低电平时，控制该偏置电压产生单元停止工作。

12、在其中一个实施例中，该偏置电压产生单元还包括控制管和电流镜电路；该控制管与该电流镜电路连接；该控制管，用于根据该偏置电压产生单元的输入端的电压，控制该电流镜电路输出该偏置电压至该延迟单元。

13、在其中一个实施例中，该预充电管、各开关管和该控制管均为晶体管；该开关管包括第一开关管、第二开关管和第三开关管；该预充电管的栅极连接该使能信号，该预充电管的栅极连接电源电压，该预充电管的漏极连接该偏置电压产生单元的输入端；该控制管的栅极连接该偏置电压产生单元的输入端，该控制管的漏极与该电流镜电路连接，该控制管的源极与该第一开关管的漏极连接；该第二开关管和该第三开关管的漏极均与该电流镜电路连接；该第一开关管、该第二开关管和该第三开关管的栅极均连接该使能信号且源极均接地；该电流镜电路还与各延迟单元连接。

14、在其中一个实施例中，各延迟单元为电流饥饿型电路结构。

15、上述用于时间数字转换器的延迟校准电路中，该延迟校准电路用于快速锁定锁相环中，延迟校准电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、滤波电容、偏置电压产生单元和压控延迟链；压控延迟链，用于接收起始信号并输出经过延时后的反馈信号；其中，压控延迟链还与采样电路共同构成用于将起始信号和结束信号之间的时间间隔量化为数字信号的目标时间数字转换器；鉴频鉴相器，用于接收起始信号和反馈信号，将起始信号和反馈信号之间的相位差转换为电压脉冲信号，并将电压脉冲信号输出至电荷泵；电荷泵，用于在电压脉冲信号的控制下，输出对应脉宽的电流信号至滤波电容；滤波电容，用于将电流信号转换为延时控制电压，并将延时控制电压作用至偏置电压产生单元的输入端；偏置电压产生单元，用于在延时控制电压的作用下，产生偏置电压，并利用偏置电压控制压控延迟链的延迟时间。其中，该延迟校准电路利用了目标时间数字转换器中的压控延迟链，从而采用模拟延迟锁定环路实现时间数字转换器的实时延迟校准，其不需要复杂的数字校准逻辑，便于实现，模拟电路校准精度更高，时间数字转换器量化误差更小，具有高精度。

技术特征：

1.一种延迟校准电路，其特征在于，所述延迟校准电路用于快速锁定锁相环中，所述延迟校准电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、滤波电容、偏置电压产生单元和压控延迟链；

2.根据权利要求1所述的延迟校准电路，其特征在于，所述鉴频鉴相器包括第一触发器、第二触发器和第三触发器；所述鉴频鉴相器还接收外部输入的使能信号；

3.根据权利要求2所述的延迟校准电路，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的延迟校准电路，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的延迟校准电路，其特征在于，所述鉴频鉴相器还包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第一与门、第一或门、第二或门和缓冲器；

6.根据权利要求2所述的延迟校准电路，其特征在于，所述第一触发器、所述第二触发器和所述第三触发器为d触发器。

7.根据权利要求1所述的延迟校准电路，其特征在于，所述压控延迟链包括多个级联的延迟单元；所述偏置电压产生单元的输出端与各所述延迟单元均连接；

8.根据权利要求7所述的延迟校准电路，其特征在于，所述偏置电压产生单元包括预充电管；

9.根据权利要求8所述的延迟校准电路，其特征在于，

10.根据权利要求8所述的延迟校准电路，其特征在于，所述偏置电压产生单元还包括多个开关管；各所述开关管的输入端连接所述使能信号；

11.根据权利要求10所述的延迟校准电路，其特征在于，所述偏置电压产生单元还包括控制管和电流镜电路；所述控制管与所述电流镜电路连接；

12.根据权利要求11所述的延迟校准电路，其特征在于，所述预充电管、各所述开关管和所述控制管均为晶体管；所述开关管包括第一开关管、第二开关管和第三开关管；

13.根据权利要求7所述的延迟校准电路，其特征在于，各所述延迟单元为电流饥饿型电路结构。

技术总结
本申请涉及一种用于时间数字转换器的延迟校准电路。该延迟校准电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、滤波电容、偏置电压产生单元和压控延迟链；压控延迟链用于接收起始信号并输出经过延时后的反馈信号；鉴频鉴相器用于接收起始信号和反馈信号，将起始信号和反馈信号之间的相位差转换为电压脉冲信号，并将电压脉冲信号输出至电荷泵；电荷泵用于在电压脉冲信号的控制下，输出对应脉宽的电流信号至滤波电容；滤波电容用于将电流信号转换为延时控制电压，并将延时控制电压作用至偏置电压产生单元的输入端；偏置电压产生单元用于在延时控制电压的作用下产生偏置电压，并利用偏置电压控制压控延迟链的延迟时间。该延迟校准电路便于实现且高精度。

技术研发人员：王思凡,潘少辉,冯海刚,胡胜发
受保护的技术使用者：广州安凯微电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/20