A study of time amplifiers and time-to-voltage converters for data conversion applications
In: Electronically-submitted theses.; (2008)
Hochschulschrift
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Time-domain testing remains one of the most challenging obstacles for the semiconductor industry in mixed-signals testing. With increasing size and complexity of high-performance CMOS integrated circuits (ICs), conventional production testers are inadequate for today's high-precision time measurement requirements as most timing quantities to be measured are often of the same order of magnitude as the timing resolution of stand-alone measurement devices. To mitigate this problem, the integration of on-chip timing solutions is required. Traditional time-to-digital (TDC) converters offer lengthy conversion processes due to incremental measurement techniques and are not suitable for real-time measurement applications. Moreover, they do not offer the resolution requirements needed in high-resolution timing verification such as in high-frequency jitter noise measurement. This thesis presents a study of the time amplifier (TAMP) circuit used in high-resolution TDC applications. A detailed description of the time amplification property is discussed and used in the derivation of several modifications to improve TDC dead time. Further improvements are made by converting the TAMP to a time-to-voltage converter (TVC) followed by an analog-to-digital converter (ADC). Simulations show the effects of capacitor configuration and transistor width on conversion-gain and input range. Signal-to-noise-and-distortion ratio (SNDR) simulations also demonstrate the TVC's high resolution capability despite its non-linear behavior and limited dynamic input range. Experimental results from a discrete implementation of the TVC were then used to confirm behavioral trends seen in simulations.
Le test dans le domaine temporal reste un des obstacles les plus difficiles pour l'industrie de semi-conducteur dans l'essai de signaux mixtes. Avec l'augmentation de la dimension et de la complexité des circuits integers (CIs) CMOS à haute performance, les testeurs de production conventionnels sont indéquats pour les besoins de mesures à haute précision d'aujourd'hui, car la plupart des quantités de synchronisation à mesurer sont souvent du même ordre de grandeur que la résolution de synchronisation des dispositifs autonomes de mesure. L'intégration de solutions de synchronisation de sur-morceau est exigée pour résoudre ce problème. Les convertisseurs temps à code numérique (CTN) traditionnels offrent des processus prolongés de conversion dus aux techniques par accroissement de mesure et donc, ne sont pas appropriés aux applications en temps réel de mesure. D'ailleurs, ils n'offrent pas les conditions de résolution requises dans la vérification à haute résolution de synchronisation comme dans la mesure de bruit de vacillement à haute fréquences. Cette dissertation présente une étude du circuit d'amplificateur de temps (TAMP) utilisé dans des applications à haute résolution de CTN. Une description détaillée de la propriété d'amplification de temps est discutée et employée dans la dérivation de plusieurs modifications pour améliorer le temps mort du CTN. D'autres améliorations sont apportées en convertissant le TAMP en convertisseur de temps-à-voltage (TVC) suivi d'un convertisseur analogique-numérique (CAN). Les simulations démontrent les effets de la configuration des condensateurs et de la largeur des transistors sur le gain et la gamme des signaux entrants. Les simulations de rapport signal sur bruit et distortion (RSBD) démontrent également les possibilités de haute résolution du CTN en dépit de son comportement non linéaire et d'une gamme dynamique limitée des signaux entrants. Des résultats expérimentaux d'
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A study of time amplifiers and time-to-voltage converters for data conversion applications
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Autor/in / Beteiligte Person: | Hong, Sung-Min |
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Quelle: | Electronically-submitted theses.; (2008) |
Veröffentlichung: | McGill University, 2008 |
Medientyp: | Hochschulschrift |
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