بررسي و طراحي مبدل زمان به ديجيتال درون پيكسل كم توان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

مبدل زمان به ديجيتال (TDC) براي اندازه‌گيري فاصله زماني بين دو رويداد و كمي كردن آن به يك كد ديجيتال استفاده مي‌شود. كاربرد‌هاي مختلفي وجود دارد كه در آن‌ها از TDC استفاده مي‌شود، مانند زمان پرواز(TOF)، حلقه‌هاي قفل فاز تمام ديجيتال، ارزيابي اعوجاج سيگنال و مبدل‌هاي آنالوگ به ديجيتال .(ADC) همچنين در اين رابطه تصويربرداري سه‌بعدي و تشخيص و فاصله سنجي (LIDAR) موضوعات مهم تحقيقاتي فعلي هستند. تراشه‌هاي تصويرگر سه‌بعدي كاربرد‌هاي فراواني در زمينه‌هاي مختلف تجاري و صنعتي دارند. اين تراشه‌ها از دو بخش اساسي حسگر تصوير و مبدل زمان به ديجيتال تشكيل ‌شده‌اند. اين حسگر با اندازه‌گيري زمان بين تابش و بازتابش يك فوتون مي‌تواند عمق يك جسم را تشخيص دهد. در طراحي اين حسگر‌ها به دليل نياز بازار به حسگرهايي با سطح و توان مصرفي كمتر و ضريب پرشدگي (fill-factor) بيشتر براي بخش حسگر پيكسل، به چگونگي طراحي مبدل زمان به ديجيتال توجه گسترد‌ه‌اي شده است. در اين پژوهش باهدف افزايش دقت و رنج ديناميكي و كاهش تـوان مصـرفي، سـاختار جديـدي بـراي پياده‌سازي سطح پيكسل مبـدل زمان به ديجيتال پيشنهاد شده است .اين ساختار يك مبدل زمان به ديجيتال ورنير چرخه‌اي كم‌توان با وضوح قابل تنظيم است كه شامل دو نوسانگر حلقه باقابليت گيت شونده است و داراي سه مرحله اندازه‌گيري با دقت پايين، متوسط و بالا مي‌باشد. مرحله با دقت بالا با استفاده از دو نوسانگر حلقه مقادير با رزولوشن بالا را فراهم مي‌سازد. اندازه‌گيري مرحله متوسط با شمارش دوره نوسانگر فركانس بالاتر و اندازه‌گيري مرحله با دقت پايين با شمارش دوره نوسانگر فركانس پايين‌تر به دست مي‌آيد. اين ساختار از يك مدار كنترل‌كننده استفاده مي‌كند كه در پايان مراحل اندازه‌گيري آن را تشخيص داده، نوسانگر‌هاي حلقه را خاموش مي‌كند تا مصرف توان كاهش يابد. TDC پيشنهادي در فناوري 65 نانومتر نانومتري CMOS پياده‌سازي شده است. وضوح آن 20 پيكو ثانيه، ميانگين توان مصرفي آن 320 ميكرو وات و مساحت آن 52*52 ميكرومتر مربع است.

219313

الكترونيك

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان