طراحي يك مبدل زمان به ديجيتال كم توان براي كاربردهاي PⅬⅬ تمام ديجيتال

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

ﺑﻠﻮﺗﻮﺙ ﮐﻢﺗﻮﺍﻥ (BLE) ﺍﺯ ﻣﺤﺒﻮﺏﺗﺮﯾﻦ ﺍﺳﺘﺎﻧﺪﺍﺭﺩﻫﺎﯼ ﺑﯿﺴﯿﻢ ﮐﻮﺗﺎﻩ ﺑﺮﺩ ﺩﺭ ﺑﺎﻧﺪ ISM GHz4̸2 ﺍﺳﺖ ﮐﻪ ﺩﺭ ﮐﺎﺭﺑﺮﺩﻫﺎﯼ ﺍﯾﻨﺘﺮﻧﺖ ﺍﺷﯿﺎ (IoT) جايگاه مهمي ﭘﯿﺪﺍ ﮐﺮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭ ﭼﻨﯿﻦ ﺍﺳﺘﺎﻧﺪﺍﺭﺩﯼ ﮐﺎﻫﺶ ﺗﻮﺍﻥ مصرفي سنتزكننده ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ، ﮐﻪ ﺩﺭ شرايطي حتي ﺑﯿﺶ ﺍﺯ 50 ﺩﺭﺻﺪ ﺍﺯ ﺳﻬﻢ ﺑﻠﻮﮎ ﭘﺮ ﻣﺼﺮﻑ ﻓﺮﺳﺘﻨﺪﻩ ﻭ ﮔﯿﺮﻧﺪﻩ ﺭﺍﺩﯾﻮﯾﯽ ﺭﺍ ﺩﺭ ﺑﺮ مي‌گيرد، ﺗﻮﺟﻪ ﺯﯾﺎﺩﯼ ﺭﺍ ﺩﺭ ﺳﺎﻝﻫﺎﯼ ﺍﺧﯿﺮ ﺍﺯ ﻣﺤﻘﻘﯿﻦ ﺑﻪ ﺧﻮﺩ ﺍﺧﺘﺼﺎﺹ ﺩﺍﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﺯ ﻣﻬﻤﺘﺮﯾﻦ ﺗﻼﺵﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ ﺍﺧﯿﺮﺍ ﺩﺭ ﮐﺎﻫﺶ ﺗﻮﺍﻥ مصرفي ﺳﻨﺘﺰكنندهﻫﺎﯼ ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ ﺻﻮﺭﺕ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺟﺎيگزيني ﺍﻟﻤﺎﻥ ﭘﺮ ﻣﺼﺮﻑ ﺣﻠﻘﻪ ﻗﻔﻞ ﻓﺎﺯ (PLL) آنالوگي ﺑﺎ ﺣﻠﻘﻪ ﻗﻔﻞ ﻓﺎﺯ ﺗﻤﺎﻡ ﺩﯾﺠﯿﺘﺎﻝ (ADPLL) ﺑﻮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. يك PLL ﺁﻧﺎﻟﻮﮒ ﻋﻼﻭﻩ ﺑﺮ ﺁﻧﮑﻪ ﻣﺴﺎﺣﺖ ﺯﯾﺎﺩﯼ ﺍﺯ ﺗﺮﺍﺷﻪ ﺍﺷﻐﺎﻝ مي‌كند ﻭ ﺑﺎ ﭘﯿﺸﺮﻓﺖ ﺗﮑﻨﻮﻟﻮﮊﯼ ﻧﯿﺰ ﺍﻧﻄﺒﺎﻕ نمي‌يابد، ﻣﻌﻤﻮﻻ ﺑﺮﺍﯼ ﺩﺳﺘﯿﺎﺑﯽ ﺑﻪ سطح ﺟﯿﺘﺮ ﻣﻄﻠﻮﺏ ﺍﺳﺘﺎﻧﺪﺍﺭﺩ BLE ﺗﻮﺍﻥ ﺯﯾﺎﺩﯼ ﻧﯿﺰ ﻣﺼﺮﻑ مي‌كند. ﺑﻨﺎﺑﺮﺍﯾﻦ ﺩﺭ ﺑﺴﯿﺎﺭﯼ ﺍﺯ ﮐﺎﺭﺑﺮﺩﻫﺎ PLLﻫﺎﯼ ﺁﻧﺎﻟﻮﮒ ﺟﺎﯼ ﺧﻮﺩ ﺭﺍ ﺑﻪ ADPLLﻫﺎ ﺩﺍﺩﻧﺪ ﻭ ﺍﯾﻦ ﺭﻭﻧﺪ ﺩﺭ ﺳﺎﻝﻫﺎﯼ ﺍﺧﯿﺮ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﯿﺸﺘﺮﯼ ﻧﯿﺰ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺍﺳﺖ. ﺍﯾﻦ جايگزيني ﺭﺍ مي‌توان ﺍﻧﻘﻼﺑﯽ ﻣﻬﻢ ﺩﺭ ﮔﺮﺩﺁﻭﺭﯼ شبكه‌هاي ﺑﯿﺴﯿﻢ ﺭﺷﺪ ﯾﺎﻓﺘﻪ ﺗﺤﺖ ﺍﺳﺘﺎﻧﺪﺍﺭﺩ BLE ﻧﺎﻣﯿﺪ. ﺑﺎ ﺍﯾﻦ ﻭﺟﻮﺩ جايگزيني ﺍﺧﯿﺮ مشكلات ﺯﯾﺎﺩﯼ ﺭﺍ ﺧﻠﻖ ﮐﺮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﺁﻧﻬﺎ مي‌توان ﺑﻪ ﻗﺪﺭﺕ تفكيك ﻣﺤﺪﻭﺩ ﻧﻮﺳﺎﻧﮕﺮ ﮐﻨﺘﺮﻝﺷﻮﻧﺪﻩ ﺩﯾﺠﯿﺘﺎﻝ (DCO) ﻭ ﻣﺒﺪﻝ ﺯﻣﺎﻥ ﺑﻪ ﺩﯾﺠﯿﺘﺎﻝ (TDC) ﺑﻪ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﺩﻭ ﺑﻠﻮﮎ اصلي ADPLL ﺍﺷﺎﺭﻩ ﮐﺮﺩ ﮐﻪ ﺑﺎﻋﺚ ﺗﻀﻌﯿﻒ عملكرد ﻧﻮﯾﺰ خروجي ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ PLL آنالوگي ﺷﺪﻩ ﺍﻧﺪ. ﻣﻌﻤﻮﻻ ﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ ﺑﻬﺮﻩ DCO ﻭ ﯾﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﺩﺍﯾﺘﺮﯾﻨﮓ مي‌توان ﻗﺪﺭﺕ تفكيك DCO ﺭﺍ ﺍﻓﺰﺍﯾﺶ ﺩﺍﺩ ﺍﻣﺎ ﻣﺘﺎﺳﻔﺎﻧﻪ ﻗﺪﺭﺕ تفكيك TDC ﻫﻤﭽﻨﺎﻥ ﺩﺭ ﺳﺎﻝﻫﺎﯼ ﺍﺧﯿﺮ ﻋﺎﻣﻞ اصلي ﺩﺭ ﺗﻀﻌﯿﻒ عملكرد ﺟﯿﺘﺮ خروجي ﺑﻮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﺯ ﻃﺮﻑ ديگر ﻣﻌﻤﻮﻻ ﺑﯿﻦ ﻗﺪﺭﺕ تفكيك ﻭ ﺗﻮﺍﻥ مصرفي TDC ﻧﯿﺰ ﺭﺍﺑﻄﻪ ﻋﮑﺲ ﻭﺟﻮﺩ ﺩﺍﺭﺩ ﮐﻪ ﺑﻪ ﭼﺎﻟﺶﻫﺎﯼ طراحي ﺗﻮﺍﻥ ﭘﺎﯾﯿﻦ TDC ﺩﺭ ﮐﻨﺎﺭ سطح ﻧﻮﯾﺰ ﻣﻄﻠﻮﺏ خروجي ﺍﻓﺰﻭﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭ ﺍﯾﻦ ﭘﺎﯾﺎﻥﻧﺎﻣﻪ نوعي TDC ﺗﻤﺎﻡ ﺩﯾﺠﯿﺘﺎﻝ ﺑﺎ ﻗﺪﺭﺕ تفكيك ﺑﺎﻻ ﺑﺮﺍﯼ ADPLL انباشتي ﺭﺍ ﭘﯿﺸﻨﻬﺎﺩ مي‌دهيم ﮐﻪ ﺩﺭ ﺁﻥ ﺧﻄﺎﯼ ﻓﺎﺯ ﻭﺭﻭﺩﯼ ﺗﻮﺳﻂ يك ﭘﯿﺶ ﺗﻘﻮﯾﺖﮐﻨﻨﺪﻩ ﺯﻣﺎﻥ (TⅮA) ديجيتالي ﺑﺎ ﮔﺴﺘﺮﻩ ديناميكي خطي ﻭ ﺑﻬﺮﻩ ﺑﺎﻻ ﻭ يك ﺷﻤﺎﺭﻧﺪﻩ ذاتي ADPLL انباشتي ﺑﻪ ﺩﯾﺠﯿﺘﺎﻝ ﺗﺒﺪﯾﻞ مي‌شود. ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ سيگنال ﺳﺎﻋﺖ DCO ﺑﻪ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ مرجع ﺷﻤﺎﺭﻧﺪﻩ ﻧﯿﺎﺯ ﺑﻪ ﺑﻬﻨﺠﺎﺭﺳﺎﺯﯼ ﺧﻄﺎﯼ ﮐﺴﺮﯼ ﻓﺎﺯ ﺭﺍ ﺍﺯ ﺑﯿﻦ ﺑﺮﺩﻩ ﻭ TDC ﭘﯿﺸﻨﻬﺎﺩﯼ ﺭﺍ ﻋﺎﺭﯼ ﺍﺯ ﻣﺪﺍﺭ ﺗﻌﯿﯿﻦ ﺩﻭﺭﻩ DCO ﻧﻤﻮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺩﻭﮔﺎﻧﻪ ﺍﺯ ﺷﻤﺎﺭﻧﺪﻩ ذاتي ADPLL ﻧﯿﺎﺯ ﺑﻪ يك ﺷﻤﺎﺭﻧﺪﻩ ﻣﺠﺰﺍ ﺭﺍ ﻧﯿﺰ ﺣﺬﻑ ﮐﺮﺩﻩ ﻭ ﺑﻪ ﮐﺎﻫﺶ ﻣﺴﺎﺣﺖ TDC ﺍﻧﺠﺎﻣﯿﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﺭﺯﯾﺎﺑﯽ ﻃﺮﺡ ﭘﯿﺸﻨﻬﺎﺩﯼ ﺩﺭ ﺗﮑﻨﻮﻟﻮﮊﯼ سي ﻣﺎﺱ nm65 ﻭ ﺍﺑﺰﺍﺭ ﺗﺤﻠﯿﻞ Spectre ﺍﺯ ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ Cadence ﺻﻮﺭﺕ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺍﺳﺖ.

219869

الكترونيك

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان