一種時(shí)間放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種時(shí)間放大器，包括：控制信號(hào)生成模塊，用于根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)生成控制信號(hào)；時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊，用于將輸入時(shí)間轉(zhuǎn)換為中間量，并且用于根據(jù)所述控制信號(hào)將所述中間量清零；參考值生成模塊，用于生成參考值，并且用于根據(jù)所述控制信號(hào)將所述參考值清零；比較模塊，用于將所述中間量和所述參考值進(jìn)行比較，輸出放大后的時(shí)間。本發(fā)明的時(shí)間放大器的輸出的開始時(shí)間與輸入無關(guān)，可以與時(shí)鐘存在固定的相位關(guān)系，適合在同步電路中集成；并且其輸入到輸出的延時(shí)由電路結(jié)構(gòu)決定，與輸入時(shí)間的大小無關(guān)，具有可擴(kuò)展性。
【專利說明】—種時(shí)間放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子測量和信號(hào)處理，尤其涉及一種時(shí)間放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子測量和信號(hào)處理領(lǐng)域，時(shí)間放大器，又稱時(shí)間差分放大器，是一種放大兩個(gè)信號(hào)間的時(shí)間間隔的裝置，時(shí)間間隔是結(jié)束時(shí)間與開始時(shí)間的差。結(jié)束時(shí)間和開始時(shí)間可以由信號(hào)的下降沿和上升延或上述兩者發(fā)生的時(shí)間表示。時(shí)間放大器的放大倍數(shù)定義為時(shí)間放大器的輸出時(shí)間間隔除以時(shí)間放大器的輸入時(shí)間間隔的值。時(shí)間放大器可以用于距離測量等應(yīng)用中，是時(shí)間域信號(hào)處理電路的基本裝置。
[0003]時(shí)間放大器可以由互斥(Mutual Exclusion, MUTEX)單元或兩個(gè)交叉f禹合的運(yùn)算跨導(dǎo)放大器實(shí)現(xiàn)。這兩種結(jié)構(gòu)的時(shí)間放大器通過互斥或交叉耦合的結(jié)構(gòu)，放大輸入的時(shí)間間隔?，F(xiàn)有的時(shí)間放大器輸出的開始時(shí)間與輸入相關(guān)，換言之，時(shí)間放大器輸入到輸出的延時(shí)與輸入大小有關(guān)。在輸入大小不確定的情況下，輸出的開始時(shí)間是不確定的。由于現(xiàn)有的時(shí)間放大器的電路沒有引入固定周期的時(shí)鐘信號(hào)，使其在目前普遍采用同步電路的環(huán)境下存在難以集成的困難。
[0004]時(shí)間放大器的輸入和輸出是時(shí)間，時(shí)間表達(dá)可以是信號(hào)的邊沿(上升延、下降沿)、電平、或其邊沿和電平的組合。圖1是現(xiàn)有的兩種可以相互轉(zhuǎn)換的時(shí)間放大的輸入輸出方式。
[0005]圖1的上半部分不出了一種時(shí)間放大的輸入輸出及其時(shí)序,其中，其輸入時(shí)間和輸出時(shí)間均為兩個(gè)信號(hào)。Tin-start代表輸入的開始時(shí)間，Tin-stop代表輸入的結(jié)束時(shí)間，Tout-start代表輸出的開始時(shí)間，Tout-stop代表輸出的結(jié)束時(shí)間。在右邊的時(shí)序圖中，Tin代表輸入的時(shí)間間隔，Tout代表輸出的時(shí)間間隔，時(shí)間間隔為輸入或輸出的結(jié)束時(shí)間與開始時(shí)間之差。
[0006]圖1的下半部分示出了另一種時(shí)間放大器的輸入輸出及其時(shí)序，不同之處在于，其輸入時(shí)間和輸出時(shí)間均為一個(gè)信號(hào)。Tin代表輸入的時(shí)間,Tout代表輸出的時(shí)間,Tin代表輸入的時(shí)間間隔，Tout代表輸出的時(shí)間間隔，時(shí)間間隔為輸入或輸出信號(hào)的上升沿和下降沿確定。
[0007]從圖1中可以看出，當(dāng)輸入結(jié)束后，輸出的開始時(shí)間與輸入有關(guān)，輸入到輸出的延遲不確定。當(dāng)希望把時(shí)間放大器放到同步電路中時(shí)，現(xiàn)有的時(shí)間放大器結(jié)構(gòu)/電路存在難以集成的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服上述缺陷的時(shí)間放大器。
[0009]本發(fā)明提供了一種時(shí)間放大器，包括:控制信號(hào)生成模塊，用于根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)生成控制信號(hào)；時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊，用于將輸入時(shí)間轉(zhuǎn)換為中間量，并且用于根據(jù)所述控制信號(hào)將所述中間量清零；參考值生成模塊，用于生成參考值，并且用于根據(jù)所述控制信號(hào)將所述參考值清零；比較模塊，用于將所述中間量和所述參考值進(jìn)行比較，輸出放大后的時(shí)間。
[0010]優(yōu)選地，所述控制信號(hào)是一個(gè)復(fù)位信號(hào)，所述復(fù)位信號(hào)用于所述中間量清零和所述參考值清零，所述輸入時(shí)間的開始時(shí)間和所述放大后的時(shí)間的開始時(shí)間與所述時(shí)鐘信號(hào)有固定的相位關(guān)系。
[0011]優(yōu)選地，所述控制信號(hào)包括第一復(fù)位信號(hào)和第二復(fù)位信號(hào)；所述第一復(fù)位信號(hào)用于所述中間量清零，所述第二復(fù)位信號(hào)用于所述參考值清零；所述輸入時(shí)間包括多個(gè)順序的時(shí)間間隔，前后兩個(gè)時(shí)間間隔之間至少存在一個(gè)沒有時(shí)間間隔的時(shí)鐘周期。
[0012]優(yōu)選地，所述第一復(fù)位信號(hào)是通過所述時(shí)鐘信號(hào)與所述時(shí)鐘信號(hào)的延時(shí)反相信號(hào)進(jìn)行與操作，再將與操作的結(jié)果與所述時(shí)鐘信號(hào)的放大信號(hào)進(jìn)行與操作得到的；
[0013]所述第二復(fù)位信號(hào)是通過所述時(shí)鐘信號(hào)與所述時(shí)鐘信號(hào)的延時(shí)反相信號(hào)的與操作的結(jié)果，再將與操作的結(jié)果與所述時(shí)鐘信號(hào)的放大信號(hào)的反相信號(hào)進(jìn)行與操作得到的。
[0014]優(yōu)選地，所述時(shí)間放大器還包括:切換電路；所述時(shí)間-中間量切換模塊包括第一路和第二路，用于分別將時(shí)間輸入的原始時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為第一中間量和第二中間量；所述控制信號(hào)包括第一復(fù)位信號(hào)，第二復(fù)位信號(hào)，第三復(fù)位信號(hào)和切換信號(hào)；所述第一復(fù)位信號(hào)用于所述第一中間量清零，所述第二復(fù)位信號(hào)用于所述第二中間量清零，所述第三復(fù)位信號(hào)用于所述參考值清零；所述切換電路根據(jù)所述切換信號(hào)在所述第一路和所述第二路之間切換，當(dāng)所述第一路接受時(shí)間輸入時(shí)所述第二中間量與所述參考值進(jìn)行比較，當(dāng)所述第二路接受時(shí)間輸入時(shí)所述第一中間量與所述參考值進(jìn)行比較；所述放大后的時(shí)間的開始時(shí)間與所述時(shí)鐘信號(hào)有固定的相位關(guān)系。
[0015]優(yōu)選地，所述第一復(fù)位信號(hào)是通過所述時(shí)鐘信號(hào)與所述時(shí)鐘信號(hào)的延時(shí)反相信號(hào)進(jìn)行與操作，再將與操作的結(jié)果與所述時(shí)鐘信號(hào)的放大信號(hào)進(jìn)行與操作得到的；所述第二復(fù)位信號(hào)是通過所述時(shí)鐘信號(hào)與所述時(shí)鐘信號(hào)的延時(shí)反相信號(hào)的與操作的結(jié)果，再將與操作的結(jié)果與所述時(shí)鐘信號(hào)的放大信號(hào)的反相信號(hào)進(jìn)行與操作得到的；所述第三復(fù)位信號(hào)是通過所述時(shí)鐘信號(hào)與所述時(shí)鐘信號(hào)的延時(shí)反相信號(hào)進(jìn)行與操作得到的；所述切換信號(hào)是通過將所述時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行放大得到的
[0016]優(yōu)選地，所述時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊包括:電流源、第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路和電容；所述第一開關(guān)電路在所述輸入時(shí)間的控制下通過所述電流源對(duì)所述電容充電，所述電容電壓為所述中間量；所述第二開關(guān)電路在所述控制信號(hào)的控制下使所述電容放電。
[0017]優(yōu)選地，所述參考值生成模塊包括:電流源、開關(guān)電路和電容；所述電流源對(duì)所述電容充電，所述電容電壓為所述參考值；所述開關(guān)電路在所述控制信號(hào)的控制下使所述電容放電。
[0018]優(yōu)選地，所述比較模塊是電壓放大器，其兩個(gè)輸入為所述中間量和所述參考值。
[0019]優(yōu)選地，所述參考值生成模塊還被配置為接收所述放大后的時(shí)間，在所述放大后的時(shí)間的控制下將所述參考值保持不變。
[0020]本發(fā)明的時(shí)間放大器的輸出的開始時(shí)間與輸入無關(guān)，可以與時(shí)鐘存在固定的相位關(guān)系，適合在同步電路中集成；并且其輸入到輸出的延時(shí)由電路結(jié)構(gòu)決定，與輸入時(shí)間的大小無關(guān)，具有可擴(kuò)展性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有的兩種可以相互轉(zhuǎn)換的時(shí)間放大的輸入輸出方式；
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明的時(shí)間放大器的示意框圖。；
[0023]圖3是圖2的時(shí)間放大器的一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖；
[0024]圖4是圖3的電路時(shí)序圖；
[0025]圖5是圖3的時(shí)間放大器的具體電路圖；
[0026]圖6是圖3的時(shí)間放大器的一個(gè)變形；
[0027]圖7是圖2的時(shí)間放大器的另一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖；
[0028]圖8為圖7的電路時(shí)序圖；
[0029]圖9是圖2的時(shí)間放大器的又一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖；
[0030]圖10是圖9電路的時(shí)序圖；
[0031]圖11是根據(jù)本發(fā)明的具有反饋控制的時(shí)間放大器的示意框圖；
[0032]圖12是圖11的時(shí)間放大器的一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖；
[0033]圖13是圖12的電路時(shí)序圖；
[0034]圖14是圖11的時(shí)間放大器的具體電路圖；
[0035]圖15是圖11的時(shí)間放大器的另一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖；
[0036]圖16是圖15的電路時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0038]圖2是根據(jù)本發(fā)明的時(shí)間放大器的示意框圖。
[0039]如圖2所示，時(shí)間放大器包括時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊、參考值生成模塊、比較模塊和控制信號(hào)生成模塊?？刂菩盘?hào)生成模塊，用于將時(shí)鐘信號(hào)生成周期性的控制信號(hào)。時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊，用于接受時(shí)間輸入，并且在控制信號(hào)的控制下將時(shí)間輸入的時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換成中間量，并且用于根據(jù)控制信號(hào)將中間量清零；參考值生成模塊，用于根據(jù)控制信號(hào)生成參考值，并且用于根據(jù)控制信號(hào)將參考值清零；比較模塊，用于將所述中間量和所述參考值進(jìn)行比較，得出放大后的時(shí)間/放大后的時(shí)間間隔。因?yàn)榭刂菩盘?hào)與時(shí)鐘信號(hào)的關(guān)聯(lián)，使得時(shí)間放大器輸出的開始時(shí)間與時(shí)鐘有固定的相位關(guān)系，從而便于時(shí)間放大器便于在同步電路集成和擴(kuò)展。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)中間量和參考值的清零并非必須是絕對(duì)意義上的清“零”，例如，當(dāng)中間量和參考值是電壓值的情況下，所謂的“清零”可以通過接地或固定電位(即系統(tǒng)設(shè)定的零值)來實(shí)現(xiàn)。
[0040]圖3是圖2的時(shí)間放大器的一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖。
[0041]控制信號(hào)生成模塊接受時(shí)鐘信號(hào)并輸出復(fù)位信號(hào)，其中，復(fù)位信號(hào)通過將時(shí)鐘信號(hào)與其延時(shí)后的反相信號(hào)進(jìn)行與操作得到。
[0042]時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊包括電流源、兩個(gè)開關(guān)和電容，時(shí)間輸入用于控制與電流源緊鄰的開關(guān)/輸入開關(guān)，復(fù)位信號(hào)用于控制另一個(gè)開關(guān)/復(fù)位開關(guān)。在時(shí)間輸入和復(fù)位信號(hào)的控制下，電容進(jìn)行充電和放電。
[0043]參考值生成模塊包括電流源、開關(guān)和電容，復(fù)位信號(hào)用于控制開關(guān)/復(fù)位開關(guān)。電容通過電流源進(jìn)行充電，并且在復(fù)位信號(hào)的控制下放電。[0044]比較模塊可以由電壓放大器實(shí)現(xiàn)，其兩個(gè)輸入分別是上述兩個(gè)電容的電壓，即圖中A、B兩點(diǎn)的電壓，時(shí)間輸出中的時(shí)間間隔是時(shí)間輸入中的時(shí)間間隔比較放大后的結(jié)果。
[0045]時(shí)間放大器的放大倍數(shù)由時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊中的電流源和電容，以及參考值生成模塊中的電流源和電容決定。時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊的時(shí)間輸入控制電流源的電流流向電容，電容的電荷數(shù)(Q=It)與充電時(shí)間成正比。在電容的電容值已知的情況下，電容電壓(A點(diǎn))與時(shí)間成正比(U=Q/C=It/C)。參考值生成模塊中的電流源對(duì)其中的電容充電，電容電壓(B點(diǎn))與時(shí)間成正比。A點(diǎn)電容電壓與B點(diǎn)電容電壓通過比較模塊的比較得出時(shí)間輸出。時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊中的電容的電容值Cl、時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊中的的電流源電流值I1、參考值生成模塊中的電容的電容值C2、參考值生成模塊中的恒定電流源電流值12可以用于設(shè)計(jì)/計(jì)算放大倍數(shù):(I1/C1)/(I2/C2)。
[0046]圖4是圖3的電路時(shí)序圖。
[0047]在圖4中，時(shí)間間隔由時(shí)間信號(hào)的上升延和下降沿表示，設(shè)定的放大倍數(shù)為2。復(fù)位脈沖的時(shí)間寬度所占時(shí)鐘周期的比例很小，圖5中為了清晰的顯示時(shí)序，對(duì)復(fù)位脈沖的時(shí)間寬度的表示做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。雖然延時(shí)后的時(shí)鐘信號(hào)及其反相信號(hào)未示出，但是通過前述說明和圖5中的復(fù)位信號(hào)波形圖可以看出其特征。根據(jù)時(shí)間輸入和復(fù)位信號(hào)的關(guān)系可以看出，在復(fù)位信號(hào)失效的時(shí)間即是時(shí)間輸入的開始時(shí)間，同時(shí)也是時(shí)間輸出的開始時(shí)間，并且此特征在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)都是如此。因此，根據(jù)圖5的原理，要求時(shí)間輸入的開始時(shí)間與延時(shí)后的時(shí)鐘沿一致。換言之，圖3的時(shí)間放大器的時(shí)間輸入與時(shí)間輸出的開始時(shí)間與時(shí)鐘都有一定的相位關(guān)系。
[0048]圖5是圖3的時(shí)間放大器的具體電路圖。
[0049]在圖5中，PMOS起電流源及其開關(guān)的作用，NMOS起復(fù)位開關(guān)的作用，具體設(shè)計(jì)時(shí)，NMOS允許通過的電流應(yīng)遠(yuǎn)大于PMOS允許通過的電流。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊，也可如圖3所述采用結(jié)構(gòu)上獨(dú)立的電流源和開關(guān)。例如，采用復(fù)制電流的電流鏡作為提供恒定電流的電流源，采用PMOS作為所述的輸入開關(guān)，開關(guān)在時(shí)間輸入的控制下對(duì)電容充電。
[0050]在時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊中，當(dāng)輸入信號(hào)有效且復(fù)位信號(hào)無效時(shí)，PMOS導(dǎo)通，NMOS斷開，電流經(jīng)PMOS流向電容進(jìn)行充電。當(dāng)輸入信號(hào)失效時(shí)，PMOS斷開，電容電壓/A點(diǎn)電壓保持。當(dāng)復(fù)位信號(hào)有效時(shí)，NMOS導(dǎo)通，電流經(jīng)NMOS從電容流向地進(jìn)行瞬間放電。
[0051]在參考值生成模塊中，當(dāng)復(fù)位信號(hào)無效時(shí)，PMOS導(dǎo)通，NMOS斷開，電流經(jīng)PMOS流向電容進(jìn)行充電；當(dāng)復(fù)位信號(hào)有效時(shí)，PMOS斷開，NMOS導(dǎo)通，電容經(jīng)NMOS向地進(jìn)行瞬間放電。
[0052]圖6是圖3的時(shí)間放大器的一個(gè)變形。
[0053]就時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊而言，圖3和圖6的區(qū)別在于:圖3是電流源輸出端連接到輸入開關(guān)，輸入開關(guān)再連接到復(fù)位開關(guān)和電容，復(fù)位開關(guān)接地；而圖6是復(fù)位開關(guān)連接到電流源輸入端和電容，電流源輸出端連接到輸入開關(guān)，輸入開關(guān)接地。
[0054]就參考值生成模塊而言，圖3和圖6的區(qū)別在于:圖3是電流源輸出端連接到復(fù)位開關(guān)和電容，復(fù)位開關(guān)接地；圖6是復(fù)位開關(guān)連接到電流源輸入端和電容，電流源的輸出端接地。
[0055]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖6同樣可以采用如圖5之類的具體電路來實(shí)現(xiàn)時(shí)間放大。[0056]圖7是圖2的時(shí)間放大器的另一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖。圖8為圖7的電路時(shí)序圖。
[0057]上面提到，圖3的時(shí)間放大器要求時(shí)間輸入的開始時(shí)間與時(shí)鐘有固定的相位關(guān)系，而圖7的時(shí)間放大器不要求時(shí)間輸入的開始時(shí)間與時(shí)鐘有固定相位關(guān)系。從圖7中可見，其與圖3的本質(zhì)區(qū)別在于，針對(duì)時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊和參考值生成模塊分別采用了兩個(gè)不同的復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位I和復(fù)位2。
[0058]在圖7中，控制信號(hào)生成模塊根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)生成復(fù)位I和復(fù)位2。將時(shí)鐘信號(hào)及其延時(shí)反相信號(hào)進(jìn)行與操作，將與操作的結(jié)果與時(shí)鐘信號(hào)的放大信號(hào)進(jìn)行與操作，得到復(fù)位
I。將時(shí)鐘信號(hào)及其延時(shí)反相信號(hào)進(jìn)行與操作，將與操作的結(jié)果與時(shí)鐘信號(hào)的放大反相信號(hào)進(jìn)行與操作，得到復(fù)位2。通過復(fù)位I和復(fù)位2的控制，時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊在當(dāng)前時(shí)鐘周期內(nèi)將時(shí)間轉(zhuǎn)換成中間量，并保持到下一個(gè)時(shí)鐘周期結(jié)束。時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊中的中間量在下一個(gè)時(shí)鐘周期與參考值生成模塊產(chǎn)生的中間量比較得出放大后的時(shí)間輸出。如圖8所示，如果在當(dāng)前時(shí)鐘周期內(nèi)有時(shí)間輸入，時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊在下一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)保持中間量的值，因此在下一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，不能有時(shí)間輸入。復(fù)位I在每兩個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí)對(duì)時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位2在有時(shí)間輸入的下一個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí)對(duì)參考值生成模塊進(jìn)行復(fù)位。圖8中示出的兩倍放大倍數(shù)意在舉例而非限制，其可以通過電流源和電容的設(shè)計(jì)而被設(shè)定為其他值。
[0059]圖9是圖2的時(shí)間放大器的又一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖。圖10是圖9電路的時(shí)序圖。
[0060]圖9的時(shí)間放大器在圖7電路的基礎(chǔ)上增加切換電路得到。具體地，圖9與圖7的區(qū)別之處在于，圖9的時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊由兩路組成，每一路的結(jié)構(gòu)都類似于圖7的時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊，在這兩路之間的切換由切換電路進(jìn)行切換。上一路的復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位I與圖7 —樣；下一路的復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位2與圖7也一樣；參考值生成模塊的復(fù)位信號(hào)，即復(fù)位通過將時(shí)鐘信號(hào)與其延時(shí)后的反相信號(hào)進(jìn)行與操作得到，與圖3/圖6的復(fù)位一樣。切換電路由兩個(gè)切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)切換開關(guān)分別切換信號(hào)控制進(jìn)行切換。切換信號(hào)是時(shí)鐘信號(hào)的放大信號(hào)，例如，圖9中是對(duì)時(shí)鐘信號(hào)放大兩倍后得到的信號(hào)。
[0061]結(jié)合圖9和圖10可見，通過切換電路，在時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊中的一路接受時(shí)間輸入時(shí)，另一路生成的中間量與參考值進(jìn)行比較放大。因此，時(shí)間放大器每個(gè)時(shí)鐘周期都能放大輸入時(shí)間，不要求時(shí)間輸入的開始時(shí)間與時(shí)鐘有固定相位關(guān)系，時(shí)間輸出的開始時(shí)間與時(shí)鐘有固定的相位關(guān)系。
[0062]圖11是根據(jù)本發(fā)明的具有反饋控制的時(shí)間放大器的示意框圖。
[0063]圖3至圖10都是圖2時(shí)間放大器框圖的具體實(shí)現(xiàn)。以圖3為例，在圖3放大器框圖的基礎(chǔ)上，增加時(shí)間輸出到參考值生成模塊的反饋控制，可以在不必要的時(shí)候關(guān)閉參考值生成模塊中的部分電路，起到降低功耗的作用。
[0064]如圖11所示，比較模塊的時(shí)間輸出還反饋到參考值生成模塊，此反饋控制可以在比較完成后，關(guān)閉參考值生成模塊中的部分電路，降低圖3電路的功耗，得到的電路如圖12所示。
[0065]圖12是圖11的時(shí)間放大器的一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖。圖13是圖12的電路時(shí)序圖。圖14是圖11的時(shí)間放大器的具體電路圖。[0066]在圖3電路的基礎(chǔ)上，比較模塊的時(shí)間輸出反饋到參考值生成模塊中。具體地，在參考值生成模塊中的電流源和復(fù)位開關(guān)之間增加了一個(gè)反饋開關(guān)，反饋開關(guān)接受時(shí)間輸出的反饋控制。如圖14所示，時(shí)間輸出經(jīng)過反相放大后的用于控制反饋開關(guān)，反饋開關(guān)例如可用PMOS實(shí)現(xiàn)。在比較完成后，即時(shí)間輸出的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)/下降沿，反饋開關(guān)PMOS斷開，電容不再充電，如此一來，電路的功耗得以降低。
[0067]圖15是圖11的時(shí)間放大器的另一個(gè)實(shí)施例的電路示意圖。圖16是圖15的電路時(shí)序圖。
[0068]圖15是在圖9的時(shí)間放大器的基礎(chǔ)上增加反饋控制得到的，其相對(duì)于圖9的反饋控制改進(jìn)與圖11相對(duì)于圖3的反饋控制改進(jìn)相同，具體請參見針對(duì)圖11的描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，除了以圖3和圖9為基礎(chǔ)的時(shí)間放大器之外，降低功耗的反饋控制同樣可以應(yīng)用到上述的其他時(shí)間放大器中，其實(shí)現(xiàn)原理與本實(shí)施例相同，因此不再贅述。
[0069]專業(yè)人員應(yīng)該還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。
[0070]結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、CD-ROM、或【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0071]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種時(shí)間放大器，包括: 控制信號(hào)生成模塊，用于根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)生成控制信號(hào)； 時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊，用于將輸入時(shí)間轉(zhuǎn)換為中間量，并且用于根據(jù)所述控制信號(hào)將所述中間量清零； 參考值生成模塊，用于生成參考值，并且用于根據(jù)所述控制信號(hào)將所述參考值清零； 比較模塊，用于將所述中間量和所述參考值進(jìn)行比較，輸出放大后的時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間放大器，其中，所述控制信號(hào)是一個(gè)復(fù)位信號(hào)，所述復(fù)位信號(hào)用于所述中間量清零和所述參考值清零，所述輸入時(shí)間的開始時(shí)間和所述放大后的時(shí)間的開始時(shí)間與所述時(shí)鐘信號(hào)有固定的相位關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間放大器，其中: 所述控制信號(hào)包括第一復(fù)位信號(hào)和第二復(fù)位信號(hào)； 所述第一復(fù)位信號(hào)用于所述中間量清零，所述第二復(fù)位信號(hào)用于所述參考值清零；所述輸入時(shí)間包括多個(gè)順序的時(shí)間間隔，前后兩個(gè)時(shí)間間隔之間至少存在一個(gè)沒有時(shí)間間隔的時(shí)鐘周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)間放大器，其中: 所述第一復(fù)位信號(hào)是通過所述時(shí)鐘信號(hào)與所述時(shí)鐘信號(hào)的延時(shí)反相信號(hào)進(jìn)行與操作，再將與操作的結(jié)果與所述時(shí)鐘信號(hào)的放大信號(hào)進(jìn)行與操作得到的； 所述第二復(fù)位信號(hào)是通過所述時(shí)鐘信號(hào)與所述時(shí)鐘信號(hào)的延時(shí)反相信號(hào)的與操作的結(jié)果，再將與操作的結(jié)果與所述時(shí)鐘信號(hào)的放大信號(hào)的反相信號(hào)進(jìn)行與操作得到的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間放大器，還包括: 切換電路； 所述時(shí)間-中間量切換模塊包括第一路和第二路，用于分別將時(shí)間輸入的原始時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為第一中間量和第二中間量； 所述控制信號(hào)包括第一復(fù)位信號(hào)，第二復(fù)位信號(hào)，第三復(fù)位信號(hào)和切換信號(hào)； 所述第一復(fù)位信號(hào)用于所述第一中間量清零，所述第二復(fù)位信號(hào)用于所述第二中間量清零，所述第三復(fù)位信號(hào)用于所述參考值清零； 所述切換電路根據(jù)所述切換信號(hào)在所述第一路和所述第二路之間切換，當(dāng)所述第一路接受時(shí)間輸入時(shí)所述第二中間量與所述參考值進(jìn)行比較，當(dāng)所述第二路接受時(shí)間輸入時(shí)所述第一中間量與所述參考值進(jìn)行比較； 所述放大后的時(shí)間的開始時(shí)間與所述時(shí)鐘信號(hào)有固定的相位關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時(shí)間放大器，其中: 所述第一復(fù)位信號(hào)是通過所述時(shí)鐘信號(hào)與所述時(shí)鐘信號(hào)的延時(shí)反相信號(hào)進(jìn)行與操作，再將與操作的結(jié)果與所述時(shí)鐘信號(hào)的放大信號(hào)進(jìn)行與操作得到的； 所述第二復(fù)位信號(hào)是通過所述時(shí)鐘信號(hào)與所述時(shí)鐘信號(hào)的延時(shí)反相信號(hào)的與操作的結(jié)果，再將與操作的結(jié)果與所述時(shí)鐘信號(hào)的放大信號(hào)的反相信號(hào)進(jìn)行與操作得到的； 所述第三復(fù)位信號(hào)是通過所述時(shí)鐘信號(hào)與所述時(shí)鐘信號(hào)的延時(shí)反相信號(hào)進(jìn)行與操作得到的； 所述切換信號(hào)是通過將所述時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行放大得到的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間放大器，其中，所述時(shí)間-中間量轉(zhuǎn)換模塊包括:電流源、第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路和電容； 所述第一開關(guān)電路在所述輸入時(shí)間的控制下通過所述電流源對(duì)所述電容充電，所述電容電壓為所述中間量； 所述第二開關(guān)電路在所述控制信號(hào)的控制下使所述電容放電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間放大器，其中，所述參考值生成模塊包括:電流源、開關(guān)電路和電容； 所述電流源對(duì)所述電容充電，所述電容電壓為所述參考值； 所述開關(guān)電路在所述控制信號(hào)的控制下使所述電容放電。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的時(shí)間放大器，其中，所述比較模塊是電壓放大器，其兩個(gè)輸入為所述中間量和所述參考值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的時(shí)間放大器，其中，所述參考值生成模塊還被配置為接收所述放大后的時(shí)間，在所述放大后的時(shí)間的控制下將所述參考值保持不變。
【文檔編號(hào)】H03F3/45GK103501164SQ201310439934
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】華斯亮, 劉巖, 王東輝, 洪纓, 侯朝煥 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所