一种应用于时间数字转换器的门控环形振荡器制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于时间数字转换器的门控环形振荡器，包括级联的多级延时单元，每级延时单元包括门控使能模块、交叉耦合反相器模块、复位模块和输入输出模块，其中，门控使能模块用于控制门控环形振荡器的起振与停振；交叉耦合反相器模块用于在门控使能模块的使能信号EN为低电平时储存整个门控环形振荡器的输出节点信息，在使能信号EN为高电平时加快输出节点VOUT与输出节点VOUT_N的波形翻转速度；复位模块用于将当前延时单元的输出节点VOUT的电平恢复至高电平，输出节点VOUT_N的电平恢复至低电平；输入输出模块用于将上一级延时单元的信号输入当前延时单元并反向输出。本发明专利技术电路结构简单、功耗低，能够实现门控、暂时储存数据、复位的功能。复位的功能。复位的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于时间数字转换器的门控环形振荡器


[0001]本专利技术属于激光雷达芯片
，具体涉及一种应用于时间数字转换器的门控环形振荡器。

技术介绍

[0002]激光雷达系统广泛应用于无人驾驶、医疗成像、距离探测等领域。尤其是无人驾驶汽车的不断更新换代，作为其探测周围环境的激光雷达系统逐渐被人们关注。时间数字转换器作为激光雷达系统测量时间信息的电路模块，能够将激光发射和接收到的时间差转换成数字量，经过运算得到发射端距离被测物体的距离信息，帮助系统构建外界环境，实现自动化、智能化等方面的应用。
[0003]作为时间信息处理的时间数字转换器电路，过大的电路面积和过高的功耗都会限制激光雷达系统的工作性能；读出电路的面积过大，会导致感光部分面积相对减小，影响系统的填充因子；由于激光雷达通常需要在车辆或无人机等移动平台上使用，因此系统的功耗必须控制在可接受的范围内，以避免对移动平台电池寿命和续航能力产生影响。另外，高功耗还会导致温度升高，可能会影响传感器精度和可靠性，并增加散热成本。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种应用于时间数字转换器的门控环形振荡器。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]本专利技术提供了一种应用于时间数字转换器的门控环形振荡器，包括多级延时单元，其中，前一级延时单元的正输出端连接后一级延迟单元的正输入端，前一级延时单元的负输出端连接后一级延迟单元的负输入端，并且最后一级延时单元的正输出端连接第一级延迟单元的负输入端，最后一级延时单元的负输出端连接第一级延迟单元的正输入端，并且
[0006]每级延时单元包括门控使能模块、交叉耦合反相器模块、复位模块和输入输出模块，其中，
[0007]所述门控使能模块用于利用使能信号控制所述门控环形振荡器的起振与停振；
[0008]所述交叉耦合反相器模块用于在所述门控使能模块的使能信号EN为低电平时储存整个门控环形振荡器的输出节点信息，并且在使能信号EN为高电平时利用自身的正反馈加快当前延时单元的输出节点VOUT和输出节点VOUT_N的波形翻转速度；
[0009]所述复位模块用于利用复位信号将当前延时单元的输出节点VOUT的电平恢复至高电平，输出节点VOUT_N的电平恢复至低电平；
[0010]所述输入输出模块用于在所述门控使能模块的控制下将上一级延时单元的信号输入当前延时单元并反向输出。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述门控环形振荡器包括依次级联的第一延时单元RO_1、第二延时单元RO_2、第三延时单元RO_3、第四延时单元RO_4，其中，
[0012]所述第一延时单元RO_1的正输出端连接所述第二延时单元RO_2的正输入端，所述第一延时单元RO_1的负输出端连接所述第二延时单元RO_2的负输入端；所述第一延时单元RO_1的两个门控使能信号输入端用于输入相位相反的门控使能信号EN和EN_N，所述第一延时单元RO_1的复位信号输入端用于输入复位信号RST；
[0013]所述第二延时单元RO_2的正输出端连接所述第三延时单元RO_3的正输入端，所述第二延时单元RO_2的负输出端连接所述第三延时单元RO_3的负输入端；所述第二延时单元RO_2的两个门控使能信号输入端用于输入相位相反的门控使能信号EN和EN_N，所述第二延时单元RO_2的复位信号输入端用于输入复位信号RST；
[0014]所述第三延时单元RO_3的正输出端连接所述第四延时单元RO_4的正输入端，所述第三延时单元RO_3的负输出端连接所述第四延时单元RO_4的负输入端；所述第三延时单元RO_3的两个门控使能信号输入端用于输入相位相反的门控使能信号EN和EN_N，所述第三延时单元RO_3的复位信号输入端用于输入复位信号RST；
[0015]所述第四延时单元RO_4的正输出端连接所述第一延时单元RO_1的负输入端，所述第四延时单元RO_4的负输出端连接所述第四延时单元RO_1的正输入端；所述第四延时单元RO_4的两个门控使能信号输入端用于输入相位相反的门控使能信号EN和EN_N，所述第四延时单元RO_4的复位信号输入端用于输入复位信号RST。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述门控使能模块包括MOS管M9和MOS管M10，其中，
[0017]所述MOS管M9的源极连接电源端VDD，所述MOS管M9的栅极输入门控使能信号EN_N，所述MOS管M9的漏极连接所述输入输出模块；
[0018]所述MOS管M10的源极连接接地端GND，所述MOS管M10的栅极输入门控使能信号EN，所述MOS管M10的漏极连接所述输入输出模块。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述输入输出模块包括MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4，其中，
[0020]所述MOS管M1的源极和所述MOS管M3的源极均连接所述MOS管M9的漏极；
[0021]所述MOS管M2的源极和所述MOS管M4的源极均连接所述MOS管M10的漏极；
[0022]所述MOS管M1的栅极与所述MOS管M2的栅极相互连接并作为当前延时单元的负输入端；
[0023]所述MOS管M1的漏极和所述MOS管M2的漏极相互连接并连接至所述交叉耦合反相器模块同时连接当前延时单元的正输出端；
[0024]所述MOS管M3的栅极与所述MOS管M4的栅极相互连接并作为当前延时单元的正输入端；
[0025]所述MOS管M3的漏极和所述MOS管M4的漏极相互连接并连接至所述交叉耦合反相器模块同时连接当前延时单元的负输出端。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，所述交叉耦合反相器模块包括MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7和MOS管M8，其中，
[0027]所述MOS管M5的源极和所述MOS管M7的源极均连接至电源端VDD；
[0028]所述MOS管M5的栅极、所述MOS管M6的栅极、所述MOS管M7的漏极、所述MOS管M8的漏极同时连接至所述MOS管M3的漏极和所述MOS管M4的漏极并作为当前延时单元的负输出端；
[0029]所述MOS管M7的栅极、所述MOS管M8的栅极、所述MOS管M5的漏极和所述MOS管M6的
漏极同时连接至所述MOS管M1的漏极和所述MOS管M2的漏极并作为当前延时单元的正输出端；
[0030]所述MOS管M6的源极和所述MOS管M8的源极均连接接地端GND。
[0031]在本专利技术的一个实施例中，所述复位模块包括MOS管M11和dummy MOS管M12，其中，
[0032]所述MOS管M11的源极连接电源端VDD，所述MOS管M11的栅极输入复位信号RST，所述MOS管M11的漏极连接至当前延时单元的正输出端；
[0033]所述dummy MOS管M12的源极和栅极均连接电源端VDD，所述dummy MOS管M12的漏极连接当前延时单元的负输出端。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于时间数字转换器的门控环形振荡器，其特征在于，包括多级延时单元，其中，前一级延时单元的正输出端连接后一级延迟单元的正输入端，前一级延时单元的负输出端连接后一级延迟单元的负输入端，并且最后一级延时单元的正输出端连接第一级延迟单元的负输入端，最后一级延时单元的负输出端连接第一级延迟单元的正输入端，并且每级延时单元包括门控使能模块、交叉耦合反相器模块、复位模块和输入输出模块，其中，所述门控使能模块用于利用使能信号控制所述门控环形振荡器的起振与停振；所述交叉耦合反相器模块用于在所述门控使能模块的使能信号EN为低电平时储存整个门控环形振荡器的输出节点信息，并且在使能信号EN为高电平时利用自身的正反馈加快当前延时单元的输出节点VOUT和输出节点VOUT_N的波形翻转速度；所述复位模块用于利用复位信号将当前延时单元的输出节点VOUT的电平恢复至高电平，输出节点VOUT_N的电平恢复至低电平；所述输入输出模块用于在所述门控使能模块的控制下将上一级延时单元的信号输入当前延时单元并反向输出。2.根据权利要求1所述的应用于时间数字转换器的门控环形振荡器，其特征在于，包括依次级联的第一延时单元RO_1、第二延时单元RO_2、第三延时单元RO_3、第四延时单元RO_4，其中，所述第一延时单元RO_1的正输出端连接所述第二延时单元RO_2的正输入端，所述第一延时单元RO_1的负输出端连接所述第二延时单元RO_2的负输入端；所述第一延时单元RO_1的两个门控使能信号输入端用于输入相位相反的门控使能信号EN和EN_N，所述第一延时单元RO_1的复位信号输入端用于输入复位信号RST；所述第二延时单元RO_2的正输出端连接所述第三延时单元RO_3的正输入端，所述第二延时单元RO_2的负输出端连接所述第三延时单元RO_3的负输入端；所述第二延时单元RO_2的两个门控使能信号输入端用于输入相位相反的门控使能信号EN和EN_N，所述第二延时单元RO_2的复位信号输入端用于输入复位信号RST；所述第三延时单元RO_3的正输出端连接所述第四延时单元RO_4的正输入端，所述第三延时单元RO_3的负输出端连接所述第四延时单元RO_4的负输入端；所述第三延时单元RO_3的两个门控使能信号输入端用于输入相位相反的门控使能信号EN和EN_N，所述第三延时单元RO_3的复位信号输入端用于输入复位信号RST；所述第四延时单元RO_4的正输出端连接所述第一延时单元RO_1的负输入端，所述第四延时单元RO_4的负输出端连接所述第四延时单元RO_1的正输入端；所述第四延时单元RO_4的两个门控使能信号输入端用于输入相位相反的门控使能信号EN和EN_N，所述第四延时单...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，李临杰，胡进，马瑞，王夏宇，朱樟明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：