DE102006010906A1

DE102006010906A1 - Ringoszillatoranordnung mit gegenüber den Gatterlaufzeiten verkürzten Zeitquanten

Info

Publication number: DE102006010906A1
Application number: DE102006010906A
Authority: DE
Inventors: Siegbert Steinlechner; Andreas Tritschler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2007-07-05
Also published as: WO2007077059A1

Abstract

Bei einer Ringoszillatoranordnung mit wenigstens drei einen Oszillatorring bildenden ersten Oszillatorelementen (200-210) ist insbesondere vorgesehen, dass mindestens eines der wenigstens drei ersten Oszillatorelemente (200-210) mit einer aus zweiten Oszillatorelementen (215-235, 240-270, 275-300) gebildeten Verzögerungskette verbunden ist, wobei mittels der Ausgänge mindestens eines der wenigstens drei ersten Oszillatorelemente (200-210) nicht nur das jeweils nachfolgende erste Oszillatorelement (205, 210, 200) sondern auch die jeweils zugehörige Verzögerungskette (215-235, 240-270, 275-300) erregt werden und wobei mittels geeigneter Abgriffe ("1"-"2·n·") an dem Oszillatorring (200-210) und an den Verzögerungsketten (215-235, 240-270, 275-300) ein zeitliches Auflösungsvermögen bereitgestellt wird, welches Bruchteilen der Gatterlaufzeiten entspricht.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet analoger/digitaler Wandler und im Besonderen eine Ringoszillatoranordnung insbesondere zum Einsatz bei solchen Wandlern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Analog-Digital-Wandlern (ADCs) und digitalen Zeitmessverfahren (Time-to-Digital-Konvertern) werden unter anderem Ringoszillatoren bestehend aus digitalen Grundbausteinen (Inverter, NAND, NOR, ...) eingesetzt.
Die dort zugrunde liegenden Wandlungsverfahren basieren in beiden Fällen hierbei auf einem Zeitmessprinzip und verwenden die Laufzeit der Gatter als Zeitquantum. Die Gatterlaufzeit der digitalen Grundbausteine bestimmt daher das zeitliche Auflösungsvermögen der Wandler.

Es ist daher wünschenswert, eine eingangs genannte Ringoszillatoranordnung dahingehend zu verbessern, dass gegenüber dem Stand der Technik verkürzte Zeitquanten ermöglicht werden, wobei das minimale Zeitquantum insbesondere nicht mehr durch die Laufzeit der im Ringoszillator verwendeten Gatter nach unten hin begrenzt wird. Mit anderen Worten soll erreicht werden, dass die Gatterlaufzeit nicht mehr das zeitliche Auflösungsvermögen der jeweils zugrunde liegenden Wandler festlegt. Hierdurch ergibt sich eine Verfeinerung des zeitlichen Auflösungsvermögens des jeweiligen Wandlers gegenüber dem Stand der Technik. Der Idealfall ist ein skalierbares zeitliches Auflösungsvermögen.

Darüber hinaus soll eine erfindungsgemäße Ringoszillatoranordnung bevorzugt nur funktionell gleichartige Schaltungselemente verwenden, um die Linearität des jeweiligen Wandlers zu gewährleisten bzw. zu verbessern. Zudem soll ein minimaler Aufwand bei der Berechnung der Messdauer aus dem Zählerwert eines Umlaufzählers und dem Ringoszillatorzustand ermöglicht werden.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Gemäß der Erfindung werden mittels der Ausgänge eines jeden Oszillatorelements eines herkömmlichen Ringoszillators sowohl das jeweilige Folgeelement im Oszillatorring als auch eine zusätzlich angeordnete Verzögerungskette erregt. Eine jeweilige Signalflanke pflanzt sich daher sowohl im Oszillatorring als auch in den Verzögerungsketten fort und ermöglicht mittels geeigneter Abgriffe im Oszillatorring und in den Verzögerungsketten ein zeitliches Auflösungsvermögen, welches Bruchteilen der üblichen Gatterlaufzeiten entspricht.

Technologisch begrenzte minimale Gatterlaufzeiten stellen somit keine Grenze mehr für das zeitliche Auflösungsvermögen des erfindungsgemäßen Ringoszillators bzw. eines daraus gebildeten Wandlers dar. Das zeitliche Auflösungsvermögen ist zudem beliebig fein skalierbar, wobei die Skalierbarkeit nur durch die jeweils erreichbare zeitliche Präzision der Gatterbaugruppen begrenzt wird. Zudem lassen sich identische Verzögerungsglieder (Gatter) einsetzen, wodurch diese ein übereinstimmendes Verzögerungs- und Driftverhalten aufweisen und somit die Linearität des Wandlers verbessern.

Die erfindungsgemäße Ringoszillatoranordnung lässt sich bevorzugt in einem wie zuvor beschriebenen Wandler implementieren und ermöglicht dadurch die Realisierung von gegenüber dem Stand der Technik verbesserten A/D-Wandlern bzw. Zeitmessverfahren. Es ist jedoch anzumerken, dass das Anwendungsgebiet nicht grundsätzlich auf die genannten Wandler beschränkt ist und auch alle anderen möglichen elektronischen wie auch nicht elektronischen Anwendungen umfasst, bei denen Signale oder auch Zeitintervalle mittels eines Ringoszillators gewandelt werden sollen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend, unter Heranziehung der beigefügten Zeichnung, anhand von Ausführungsbeispielen eingehender erläutert.

In der Zeichnung zeigen
1 eine elektronische Prinzipschaltung aus Logikelementen eines Ringoszillators mit Umlaufzähler gemäß dem Stand der Technik;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ringoszillators mit N_R = 3 und 2ⁿ = 8, mit möglichen Zustandsübergängen;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ringoszillators für differenzielle Logik mit N_R = 2² und 2ⁿ = 8, ebenfalls mit möglichen Zustandsübergängen.
Ausführungsformen der Erfindung
Ein der vorliegenden Erfindung als Ausgangspunkt dienender, mit drei Invertern 100–110 und einem Umlaufzähler 115 bestückter Ringoszillator gemäß dem Stand der Technik ist in der 1 dargestellt. Tritt am Eingang eines der drei Inverter 100–110 ein Wechsel des Logikpegels z.B. von logisch „Low" nach „High" auf, so veranlasst diese Flanke den jeweiligen Inverter 100–110, seinen Ausgang von logisch „High" nach „Low" zu schalten. Nach dem Durchlaufen aller Inverter 100–110 tritt die Flanke wieder am Eingang des ersten Inverters 100 auf.
Aufgrund der ungeraden Anzahl von Invertern 100–110 und der damit verbundenen ungeraden Anzahl an Invertierungen ist der Flankenverlauf nach einem Durchlauf der drei Inverter 100–110 nun von logisch „High" nach „Low" und somit umgekehrt zu der im vorgehenden Absatz beschriebenen Flanke. Die Flanke propagiert somit unendlich lange durch den Inverterring 100–110, wodurch der Ringoszillator oszilliert. Die genannte Eigenschaft der Flankeninvertierung nach einem Umlauf ist sogar notwendig, damit der Ring 100–110 nicht in einen stabilen Zustand fällt. Bei einem Ring aus einer geraden Anzahl an Invertern würde die Flanke nach einem Umlauf keine Invertierung am Eingang des ersten Inverten 100 bewirken, wodurch die Ein- und Ausgänge aller Inverter ihre Logikpegel beibehalten. Eine ungerade Anzahl an Invertierungen ist somit notwendig, um eine Oszillation aufrecht zu erhalten. Bei einer Oszillation wiederholt sich nach zwei Flankenumläufen die Abfolge. Die Periode der Oszillation wird infolgedessen durch zwei Flankenumläufe gebildet.
Bei einer Zeitmessung wird durch Triggermechanismen (NAND bzw. NOR Gliedern) die Flanke gestartet. Die Ausgänge der Logikgatter werden bei einem Stopp-Signal abgetastet. Durch die abgetasteten Ausgänge der Logikgatter kann die Phasenlage der Oszillation zum Abtastzeitpunkt bestimmt werden. Hierbei erfolgt eine Quantisierung (Entscheidung) der analog abgetasteten Signalpegel der Inverterausgänge entweder zu „High" oder zu „Low". Die hieraus resultierenden Logikpegel der Inverterausgänge bilden den Zustand des Ringoszillators zum Augenblick des Abtastens. Da eine Periode aus zwei Flankenumläufen besteht, entspricht die Anzahl an möglichen Zuständen des Ringoszillators der doppelten Gatteranzahl. Diese Zustände unterteilen die Periodendauer des Oszillators in Zeitquanten, die der Gatterlaufzeit entsprechen.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, wird mittels des Umlaufzählers 115 die Anzahl der durchlaufenen Perioden gezählt. Auch der Umlaufzähler 115 wird bei einem Stopp-Signal abgetastet. Multipliziert man daher den aktuellen Zählerstand (d.h. Wert) des Umlaufzählers 115 mit der doppelten Gatteranzahl und addiert die dem Ringzustand entsprechende Anzahl zusätzlich geschalteter Gatter im Ring, so ergibt sich die Gesamtanzahl der Gatter, die während der Messung geschaltet haben. Die quantisierte Zeitspanne resultiert schließlich aus der Multiplikation dieser Gesamtanzahl mit der Gatterlaufzeit (Zeitquantum).
Das folgende Zahlenbeispiel soll diese Zusammenhänge weiter verdeutlichen. Es wird angenommen, dass die Flanke den Oszillatorring 100–110 während einer Messung bereits 4-mal vollständig durchlaufen hat, wodurch der Umlaufzähler 115 den Wert ,2' besitzt. Zum Zeitpunkt des Abtastens des Oszillatorringes 100–110 hat die Flanke bereits drei zusätzliche Gatter durchquert. Ferner betrage die Gatterlaufzeit eines einzelnen Gatters 2 ns.
Unter diesen Annahmen ergibt sich: Gesamtanzahl der durchquerten Gatter = 2·6 + 3 = 15 Gatter Quantisierte Zeitspanne = 15·2 ns = 30 ns
Bei der Anwendung in ADCs ist die Laufzeit der Gatter strom- bzw. spannungsabhängig. Durch die Anzahl der geschalteten Gatter während einer bekannten Zeitspanne kann die angelegte Spannung ermittelt werden. Das Vorgehen bei dieser Anwendung baut somit auf dem Zeitmessverfahren auf.
Durch die Flankenzustände des Rings 100–110 wird ein Umlauf feiner unterteilt. Der Ringzustand kann daher als Nachkommaanteil des Zählwertes des Umlaufzählers interpretiert werden. Da in der Digitaltechnik üblicherweise das binäre Zahlensystem verwendet wird, ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl an Zuständen des Ringoszillators einer Zweierpotenz (2ⁿ) entspricht. In diesem Fall kann die binäre Repräsentation des Ringzustands direkt an den binären Wert des Umlaufzählers angehängt werden, wodurch eine aufwendige Berechnung entfällt, denn es gilt in diesem Ausführungsbeispiel: Gesamtanzahl der durchquerten Gatter = Umlaufzählerwert 2n + Ringzustand; 0 <= Ringzustand <= 2n-1.
Die sich hieraus ergebende Forderung an eine gerade Anzahl von Ringzuständen lässt sich z.B. durch die an sich bekannten Zweiflankensysteme erfüllen. Bei einem Zweiflankensystem sind gleichzeitig zwei Flanken mit zueinander inversem Flankensinn im Umlauf. Verursacht die eine Flanke das Gatter von logisch "High" nach "Low" zu schalten, so zwingt die andere Flanke dieses Element von logisch "Low" nach "High". Eine Oszillation kann somit bei einer geraden Anzahl von Gattern aufrechterhalten werden. Da Ringoszillatoren ausschließlich aus kombinatorischen Elementen bestehen, können sich bei einem Zweiflankensystem die beiden Flanken gegenseitig auslöschen. Dies erfolgt z.B., wenn die steigende Flanke schneller als die fallende Flanke umläuft und diese somit nach einer gewissen Zeit einholt. Dadurch würde das System einen stabilen, nicht oszillierenden Zustand einnehmen. Um eine Oszillation aufrecht zu erhalten, existieren Methoden, die durch Synchronisation der Flanken ein Auslöschen verhindern. Bei allen Anordnungen muss sichergestellt werden, dass jedes Verzögerungselement möglichst die gleiche zeitliche Verzögerung bewirkt, damit die Verfeinerung einer Periode annähernd äquidistant erfolgt (Linearität der Kennlinie). Durch eine zusätzliche Beschattung für die Synchronisation steigt der Realisierungsaufwand. Des Weiteren wird das Verzögerungsverhalten einzelner Gatter beeinflusst, welches sich auf die Linearität auswirkt.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ringoszillatoranordnung ist in der 2 dargestellt und besteht aus den genannten Gründen bevorzugt ebenfalls aus einer ungeraden Anzahl N_R von Invertern (NAND, NOR falls Initialisierung erforderlich). Die erfindungsgemäße Anordnung erfüllt daher die oben beschriebene Oszillationsbedingung für Einflankensysteme.
Die Ausgänge jedes Oszillatorringelements 200–210 erregen jeweils das entsprechende Folgeelement 205, 210 und 200 im Oszillatorring 200, 205, 210 und jeweils eine Verzögerungskette 215–235, 240–270 und 275–300. Eine Signalflanke pflanzt sich somit im Oszillatorring 200–210 und in den Verzögerungsketten 215–300 fort.
In der 2 repräsentieren die Zahlen ,1' bis ,8' (allgemein 2ⁿ) die für die Auswertung des Oszillatorzustandes relevanten Signalabgriffe. Die Laufzeit der einzelnen Kettenelemente T_K der drei Verzögerungsketten 215–300 ist um die Zeitdifferenz _Δt = T_K – T_R größer als bei den Ringelementen 200–210 gewählt. Relativ zum Zeitpunkt eines Flankenwechsels an der Position ,1' im Ring erfolgt nach dem Zeitintervall et ein Flankenwechsel an Position ,2' in der zweiten Verzögerungskette 240–270.
An den anderen eingezeichneten Positionen ,3' bis ,8' tritt zeitlich nacheinander, wie durch die Pfeile angedeutet, nach Vielfachen von _Δt ebenfalls ein Flankenwechsel auf. Das Intervall _Δt wird in dem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass 2ⁿ Intervalle einem Flankenumlauf T_F des Ringes entsprechen. Durch die Zeitpunkte der Flankenwechsel an den Positionen ,1' bis ,2ⁿ' wird ein Flankenumlauf äquidistant in 2ⁿ Intervalle untereilt.
Die Art des Flankenwechsel (steigend oder fallend) ist innerhalb eines Flankenumlaufs an allen Positionen ,1' bis ,2ⁿ' identisch. Dadurch kann beim Abtasten der Signalabgriffe an diesen Positionen ,1 ' bis ,2ⁿ' das entsprechende Intervall durch einfache Dekodierung identifiziert und in eine binäre Zahlenrepräsentation überführt werden. Da es sich insgesamt um 2ⁿ Intervalle handelt, kann das hieraus resultierende Ergebnis direkt an den binären Wert des (in der 2 nicht gezeigten) Umlaufzählers 115 (siehe 1) angehängt werden. Dieser zusammengesetzte Binärwert stellt die Gesamtanzahl der während der Messdauer verstrichenen Zeitquanten _Δt dar. Nach zwei Flankenumläufen des Ringes befindet sich die in der 2 gezeigte Ringoszillatoranordnung wieder im gleichen Zustand.
Es gelten demnach folgende zeitlichen Zusammenhänge:
Für die Periodendauer gilt: TP = 2·TF = 2·NR·TR = 2·2n'·Δt = 2·2n·(TK – TR)Daraus folgt: 2n·TK = (2n + NR)·TR
Dieser Zusammenhang wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Einstellen des Laufzeitunterschiedes _Δt verwendet. Wählt man für die Position ,1' einen anderen Ringinverterausgang, d.h. den Ausgang des Inverters 200 oder 205, so ergeben sich wiederum andere Positionen ,2' bis ,2ⁿ', durch die ein um T_R verschobener Flankenumlauf unterteilt wird. Insgesamt existieren N_R Möglichkeiten, die jeweils um T_R zueinander verschoben sind.
Im gesamten Ringoszillator 200–300 tritt somit nach jedem Intervall der Länge _Δt/N_R an einem Ausgang der Inverter 200–300 jeweils ein Flankenwechsel auf. Um jedoch einen Flankenumlauf in eine Zweierpotenz von Teilintervallen aufzuteilen, wird allerdings nur jeder N_R-te Ausgang verwendet. Die zeitliche Auflösung kann durch die Wahl der Laufzeitdifferenz theoretisch beliebig fein eingestellt werden. Es reicht dazu aus, eine der N_R Möglichkeiten zu verwenden, um eine gewünschte zeitliche Auflösung zu erzielen.
Das in der 2 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ringoszillators lässt sich durch die Wahl der Parameter N_R und n beliebig dimensionieren. So sind weitere Varianten des in der 2 dargestellten Ringoszillators möglich. Verlängert man eine der drei Verzögerungsketten 215–300, so ergeben sich bei ausreichender Länge zeitgleich Flankenwechsel im hinteren Teil dieser verlängerten Verzögerungskette und im vorderen Teil einer jeweils anderen Verzögerungskette. Es kann gezeigt werden, dass eine entsprechend lange Verzögerungskette allein ausreichend ist, um alle Zeitpunkte der Flankenwechsel des in der 2 gezeigten Ringoszillators 200–300 abzudecken, wodurch sich eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Ringoszillatoranordnung ergibt.
Das zweite Ausführungsbeispiel betrifft Ringoszillatoren mit differenzieller Logik. Die Schaltungselemente derartiger Oszillatoren besitzen jeweils zwei Ein- und Ausgänge. Interpretiert wird das Logiksignal (vorbeschriebenes „Flankensignal") durch die Bildung des Differenzsignals der beiden Ausgänge. Durch Vertauschen der Knoten bei der Differenzbildung kann eine Invertierung des Signals erreicht werden, ohne dass eine Modifikation des jeweiligen Schaltungselements notwendig ist.
Es lässt sich hierdurch ein erfindungsgemäßer Ringoszillator mit einer geraden Anzahl identischer Schaltungselemente ausbauen. Um auch in diesem Ausführungsbeispiel Bruchteile von Gatterlaufzeiten auflösen zu können, werden die vorbeschriebenen Verzögerungsketten bei den differenziellen Ringoszillatoren sogar noch effizienter eingesetzt, als in dem ersten Ausführungsbeispiel. Hierfür wird anstatt eines Flankenumlaufs die Gatterlaufzeit der Ringelemente in 2ⁿ Zwischenintervalle unterteilt. Der Quotient aus T_R und _Δt ergibt sich damit zu 2ⁿ.
Folgende zeitliche Zusammenhänge resultieren aus dieser Anordnung:
Für die Gatterlaufzeit der Ringelemente gilt: TR = 2n·Δt = 2n·(TK – TR)Hieraus folgt: 2n·TK = (2n + 1)·TR
Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird anhand dieses Zusammenhangs der Laufzeitunterschied eingestellt. Ein konkretes Ausführungsbeispiel dieser Anordnung zur Dimensionierung des Ringoszillators bei differenzieller Logik ist in der 3 dargestellt.
Auch in der 3 ist die Abfolge der Zustandsübergänge während einer Gatterlaufzeit T_R mittels Pfeilen angedeutet. Im Gegensatz zu der herkömmlichen digitalen Logik wird aufgrund der Verfeinerung der Gatterlaufzeit nun jeder Gatterausgang eines aus vorliegend vier Oszillatorelementen 400–415 gebildeten Oszillatorrings zur Verbindung mit einer entsprechenden, vorliegend jeweils aus sieben Verzögerungselementen und bevorzugt aus den funktionell gleichen Oszillatorelementen (wie 400–415) gebildeten Verzögerungskette 420–450, 455–485, 490–520 und 525–555 verwendet. Hierdurch wird das zeitliche Auflösungsvermögen weiter verbessert. Auch diese Ringoszillatoranordnung lässt sich mittels der Größen N_R und n beliebig skalieren. Ebenfalls können die Zeitpunkte der Flankenwechsel anderer Verzögerungsketten durch eine entsprechende Verlängerung einer einzigen Verzögerungskette abgedeckt werden.
Die Dimensionierungsvorschriften beider vorhergehend beschriebener Anordnungen führen zu Zeitquanten _Δt, welche ganzzahlige Vielfache der Gatterlaufzeit T_R, dividiert durch eine Zweierpotenz, darstellen (siehe nachfolgende Gleichungen). Bei der Bestimmung der quantisierten Zeitspanne wird anstatt der Anzahl der verstrichenen Gatterlaufzeiten die Anzahl der verstrichenen Zeitquanten _Δt ermittelt. Charakteristisch für die Verwendung dieses Prinzips ist, dass die Quantisierung der Messdauer kleiner als die technologisch erreichbare Gatterlaufzeit T_R ist. Denn sobald die oben genannten Dimensionierungsvorschriften angewendet werden, ergibt sich die zeitliche Quantisierung gemäß den folgenden Gleichungen zu:
Herkömmliche digitale Logik: Δt/TR = NR/2n Differenzielle Logik: Δt/TR = 1/2n
Die in den 2 und 3 gezeigten Ringoszillatoranordnungen lassen sich für Zeitmessungen im Sub-Nanosekundenbereich mit Start- und Stopp-Signalen einsetzen. Die Grenze des zeitlichen Auflösungsvermögens ist dabei durch die technologisch erreichbare Präzision des beschriebenen Laufzeitunterschiedes festgelegt. Der erfindungsgemäße Ringoszillator eignet sich insbesondere für Radarapplikationen, da die vorgestellten Ringoszillatoranordnungen Zeitmessungen mit einem Start- und mehreren Stoppzeitpunkten ermöglichen bzw. unterstützen. Hierdurch können innerhalb eines Messzyklusses Reflexionen an mehreren Objekten detektiert und aus den gemessenen Laufzeiten auf deren Entfernungen geschlossen werden.
Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Ringoszillatoranordnung auch bei AD-Wandlern eingesetzt werden, die auf dem Zeitmessprinzip aufbauen bzw. beruhen. Hierbei muss jedoch die geeignete Spannungsabhängigkeit der beiden Laufzeiten sichergestellt werden, auf die hier allerdings nicht näher eingegangen werden soll. Es sei nur angemerkt, dass sich aufgrund der gegenüber dem Stand der Technik feineren zeitlichen Auflösung die Wandlungsrate bei gleicher Bitbreite erhöhen lässt.

Claims

Ringoszillatoranordnung mit wenigstens drei einen Oszillatorring bildenden ersten Oszillatorelementen (200–210, 400–415), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der wenigsten drei ersten Oszillatorelemente (200–210, 400–415) mit einer aus zweiten Oszillatorelementen (215–235, 240–270, 275–300, 420–450, 455–485, 490–520 und 525–555) gebildeten Verzögerungskette verbunden ist, wobei mittels der Ausgänge mindestens eines der wenigstens drei ersten Oszillatorelemente (200–210, 400–415) das jeweils nachfolgende erste Oszillatorelement (205, 210, 200, 405, 410, 415, 400) und die jeweils zugehörige Verzögerungskette (215–235, 240–270, 275–300, 420–450, 455–485, 490–520 und 525–555) erregt werden und wobei mittels geeigneter Abgriffe (,1'–,2ⁿ') an dem Oszillatorring (200–210, 400–415) und an den Verzögerungsketten (215–235, 240–270, 275–300, 420–450, 455–485, 490–520 und 525–555) ein zeitliches Auflösungsvermögen bereitgestellt wird, welches Bruchteilen der Gatterlaufzeiten entspricht.
Ringoszillatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Oszillatorelemente (200–210, 400–415) und die zweiten Oszillatorelemente (215–235, 240–270, 275–300, 420–450, 455–485, 490–520 und 525–555) aus funktionell gleichartigen Schaltungselementen gebildet sind.
Ringoszillatoranordnung nach einem der vorliergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeit der zweiten Oszillatorelemente der Verzögerungsketten (215–300, 420–555) um eine Zeitdifferenz _Δt = T_K – T_R größer als die Einzel-Laufzeit der wenigstens drei ersten Oszillatorelemente des Oszillatorrings (200–210, 400–415) gewählt ist.
Ringoszillatoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Intervall _Δt so gewählt ist, dass 2ⁿ Intervalle einem Flankenumlauf T_F eines den Oszillatorring umlaufenden Signals entsprechen.
Ringoszillatoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen ,1' bis ,2ⁿ' so gewählt sind, dass durch die Zeitpunkte der Flankenwechsel an den Positionen ,1' bis ,2ⁿ' ein Flankenumlauf äquidistant in 2ⁿ Intervalle unterteilt wird.
Ringoszillatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Abtasten der Signalabgriffe an den Positionen ,1 ' bis ,2ⁿ' das entsprechende Intervall durch Dekodierung identifiziert und in eine binäre Zahlenrepräsentation überführt wird.
Ringoszillatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere unter Verwendung von herkömmlicher digitaler Logik, dadurch gekennzeichnet, dass nur jeder N_R-te Ausgang der Verzögerungsglieder (200–300) zur Abtastung verwendet wird.
Ringoszillatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere unter Verwendung von differenzieller Logik, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Oszillatorelemente (400–415) und die zweiten Oszillatorelemente (420–555) mit differenzieller Logik arbeiten und jeweils zwei Ein- und Ausgänge aufweisen, wobei jeweils das Differenzsignal der beiden Ausgänge gebildet wird und wobei durch Vertauschen von Knoten bei der Differenzbildung eine Invertierung des Signals erfolgt.
Ringoszillatoranordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch funktionell gleichartige Schaltungselemente (400–555), wobei die Gatterlaufzeiten der ersten Oszillatorelemente in jeweils 2ⁿ Zwischenintervalle unterteilt sind.
Wandler, gekennzeichnet durch wenigstens eine Ringoszillatoranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.