JP5703324B2 - Time amplification circuit and program for executing characteristic test thereof - Google Patents
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Description
本発明は、多段接続型時間増幅回路及びその特性テストを実行するためのプログラムに関する。 The present invention relates to a multistage time amplification circuit and a program for executing a characteristic test thereof.
時間増幅器(Time Amplifier:TA)については、2003年に原理が発表されている(非特許文献1参照)。その後、多数の研究機関において、研究開発が活発に行われ、2008年にA. A. Abidi博士のグループにより、回路実現・実シリコンでの動作が確認され、高分解能時間ディジタイザ回路(Time-to-Digital Converter:TDC)への適用が報告されている(非特許文献2参照)。多段接続型時間増幅回路は、ADPLL(全デジタル位相ロックループ)内のTDC用として、非特許文献3において発表されている。
The principle of time amplifier (TA) was announced in 2003 (see Non-Patent Document 1). Since then, many research institutions have actively conducted research and development. In 2008, a group of Dr. AA Abidi confirmed circuit realization and operation on real silicon, and a high-resolution time digitizer circuit (Time-to-Digital Converter) : TDC) has been reported (see Non-Patent Document 2). Non-Patent
このような従来技術においては、時間増幅器を多段接続する際に配線長が短くなるように配線しており、時間オフセットについて考慮した配線構成は検討されていなかった。そのため、時間オフセットが大きくなってしまうという問題があった。 In such a conventional technique, wiring is performed so that the wiring length is shortened when the time amplifiers are connected in multiple stages, and a wiring configuration considering time offset has not been studied. Therefore, there is a problem that the time offset becomes large.
そこで、時間増幅回路を高い増幅率を得るために多段構成にした際に、出力時間オフセットを小さくする技術として、ねじれ接続型構成が提案された(非特許文献4参照)。 Therefore, a twist connection type configuration has been proposed as a technique for reducing the output time offset when the time amplification circuit is configured in a multistage configuration to obtain a high amplification factor (see Non-Patent Document 4).
しかしながら、多段接続型時間増幅回路において、ねじれ接続型を実現するための具体的な構成が提案されていなかった。 However, a specific configuration for realizing the twisted connection type in the multistage connection type time amplifier circuit has not been proposed.
時間オフセットを低減することが可能な多段接続型時間増幅回路及びその特性テストを実行するためのプログラムを提供する。 A multistage connection type time amplification circuit capable of reducing a time offset and a program for executing a characteristic test thereof are provided.
本発明の第1の態様における時間増幅回路は、複数の時間増幅器が多段接続された時間増幅回路であって、前記複数の時間増幅器のそれぞれは、2つの入力信号の立ち上がりエッジ時間差を増幅し、2つの出力信号の立ち上がりエッジ時間差として出力し、前記複数の時間増幅器は、第1及び第2の時間増幅器を含み、第1の正入力端子、第1の負入力端子、第1の正出力端子及び第1の負出力端子を有する前記第1の時間増幅器と、第2の正入力端子、第2の負入力端子、第2の正出力端子及び第2の負出力端子を有し、前記第1の時間増幅器の出力信号が入力される前記第2の時間増幅器と、前記第1の正出力端子と前記第2の正入力端子とを接続する第1の配線と、前記第1の負出力端子と前記第2の負入力端子とを接続する第2の配線と、前記第1の正出力端子と前記第2の負入力端子とを接続する第3の配線と、前記第1の負出力端子と前記第2の正入力端子とを接続する第4の配線と、第1の選択素子と第2の選択素子とを有し、前記第1の選択素子は前記第2の正入力端子に前記第1の配線又は前記第4の配線を接続させ、前記第2の選択素子は前記第2の負入力端子に前記第2の配線又は前記第3の配線を接続させる選択回路と、前記第1の正入力端子と前記第1の負入力端子とを接続する第1のスイッチ素子と、前記第2の正入力端子と前記第2の負入力端子とを接続する第2のスイッチ素子と、前記第1の正出力端子及び前記第1の負出力端子の出力信号を基に、前記第1の時間増幅器の第1のオフセット極性を検出する第1のフリップフロップ回路と、前記第2の正出力端子及び前記第2の負出力端子の出力信号を基に、前記第2の時間増幅器の第2のオフセット極性を検出する第2のフリップフロップ回路と、前記第1のオフセット極性及び前記第2のオフセット極性が異なる場合は第1の接続になるように前記選択回路を制御し、前記第1のオフセット極性及び前記第2のオフセット極性が同じ場合は第2の接続になるように前記選択回路を制御する制御回路と、を具備し、前記第1の接続は、前記第1の時間増幅器と前記第2の時間増幅器とが前記第1の配線及び前記第2の配線で直列接続され、前記第2の接続は、前記第1の時間増幅器と前記第2の時間増幅器とが前記第3の配線及び前記第4の配線でねじれ接続される。 The time amplification circuit according to the first aspect of the present invention is a time amplification circuit in which a plurality of time amplifiers are connected in multiple stages, and each of the plurality of time amplifiers amplifies a rising edge time difference between two input signals, Output as a rising edge time difference between two output signals, and the plurality of time amplifiers include first and second time amplifiers, wherein a first positive input terminal, a first negative input terminal, and a first positive output terminal And a first time amplifier having a first negative output terminal, a second positive input terminal, a second negative input terminal, a second positive output terminal, and a second negative output terminal, The second time amplifier to which the output signal of one time amplifier is input, the first wiring connecting the first positive output terminal and the second positive input terminal, and the first negative output A second wiring for connecting the terminal and the second negative input terminal. A third wiring that connects the first positive output terminal and the second negative input terminal, and a fourth wiring that connects the first negative output terminal and the second positive input terminal A first selection element and a second selection element, wherein the first selection element connects the first wiring or the fourth wiring to the second positive input terminal, and The second selection element connects the second wiring or the third wiring to the second negative input terminal, and connects the first positive input terminal and the first negative input terminal. A first switch element; a second switch element connecting the second positive input terminal and the second negative input terminal; and outputs of the first positive output terminal and the first negative output terminal. A first flip-flop circuit for detecting a first offset polarity of the first time amplifier based on a signal; A second flip-flop circuit that detects a second offset polarity of the second time amplifier based on output signals of two positive output terminals and the second negative output terminal; and When the second offset polarity is different, the selection circuit is controlled so that the first connection is made, and when the first offset polarity and the second offset polarity are the same, the second connection is made. And a control circuit for controlling the selection circuit, wherein the first connection is such that the first time amplifier and the second time amplifier are connected in series by the first wiring and the second wiring. In the second connection, the first time amplifier and the second time amplifier are twistedly connected by the third wiring and the fourth wiring.
本発明の第2の態様におけるプログラムは、第1の時間増幅器と、前記第1の時間増幅器と隣り合い前記第1の時間増幅器の出力信号が入力される第2の時間増幅器と、を具備する多段接続型時間増幅回路の特性テストを実行するためのプログラムであって、コンピュータに、前記第1の時間増幅器の正入力及び負入力をショートし、前記第2の時間増幅器の正入力及び負入力をショートするステップと、前記第1及び第2の時間増幅器にテスト信号を入力し、前記第1及び第2の時間増幅器の出力信号を基に前記第1及び第2の時間増幅器の第1及び第2のオフセット極性をそれぞれ検出するステップと、前記第1及び第2のオフセット極性が同じ場合は前記第1及び第2の時間増幅器間を直列接続し、前記第1及び第2のオフセット極性が異なる場合は前記第1及び第2の時間増幅器間をねじれ接続するステップと、を実行させる。 A program according to a second aspect of the present invention includes a first time amplifier, and a second time amplifier adjacent to the first time amplifier and to which an output signal of the first time amplifier is input. A program for executing a characteristic test of a multistage connection type time amplifier circuit, wherein the positive input and the negative input of the first time amplifier are short-circuited to the computer, and the positive input and the negative input of the second time amplifier are short-circuited. A test signal is input to the first and second time amplifiers, and the first and second time amplifiers are connected to each other based on output signals of the first and second time amplifiers. A step of detecting a second offset polarity, respectively, and when the first and second offset polarities are the same, the first and second time amplifiers are connected in series, and the first and second offset polarities are connected. If different to execute the steps of connecting twisting between the first and second time amplifier.
本発明によれば、時間オフセットを低減することが可能な多段接続型時間増幅回路及びその特性テストを実行するためのプログラムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the program for performing the multistage connection type | mold time amplifier circuit which can reduce a time offset, and its characteristic test can be provided.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings.
[1]概要
本発明の一実施形態は、高い増幅率を得るために時間増幅器を多段接続する際に、各段の時間増幅器におけるオフセット極性の検出結果を基に、時間増幅器間の接続を直列接続(非ねじれ接続)又はねじれ接続のいずれかに選択することで、出力の時間オフセットを低減するものである。
[1] Outline In an embodiment of the present invention, when time amplifiers are connected in multiple stages in order to obtain a high amplification factor, the connections between the time amplifiers are connected in series based on the detection result of the offset polarity in the time amplifier of each stage. By selecting either connection (non-twisted connection) or twisted connection, the output time offset is reduced.
尚、ここで、直列接続(非ねじれ接続)とは、前段の時間増幅器の正出力端子と後段の時間増幅器の正入力端子とが接続され、かつ、前段の時間増幅器の負出力端子と後段の時間増幅器の負入力端子とが接続される場合を意味する。ねじれ接続とは、前段の時間増幅器の正出力端子と後段の時間増幅器の負入力端子とが接続され、かつ、前段の時間増幅器の負出力端子と後段の時間増幅器の正入力端子とが接続される場合を意味する。 Here, the series connection (non-twisted connection) means that the positive output terminal of the preceding stage time amplifier and the positive input terminal of the succeeding stage time amplifier are connected, and the negative output terminal of the preceding stage time amplifier and the following stage amplifier are connected. This means that the negative input terminal of the time amplifier is connected. Twist connection means that the positive output terminal of the preceding time amplifier and the negative input terminal of the succeeding time amplifier are connected, and the negative output terminal of the preceding time amplifier and the positive input terminal of the succeeding time amplifier are connected. Means.
[2]時間増幅回路の構成
図1を用いて、本発明の一実施形態に係る時間増幅回路100について説明する。尚、本実施形態による時間増幅回路100は、例えば、汎用マイコン、通信用集積回路等、集積回路全般で使用することが可能である。
[2] Configuration of Time Amplifier Circuit A
図1に示すように、時間増幅回路100は、多段接続された時間増幅器TA1、TA2及びTA3、スイッチ素子SW1、SW2及びSW3、フリップフロップ回路FF1、FF2及びFF3、選択回路10a及び10b、制御回路50a及び50b、記憶部60及びモード切替回路70を有している。
As shown in FIG. 1, the
時間増幅器TA1、TA2及びTA3は、多段接続されている。つまり、初段の時間増幅器TA1の出力信号は、次段の時間増幅器TA2に入力され、時間増幅器TA2の出力信号は、最終段の時間増幅器TA3に入力される。各時間増幅器TA1、TA2及びTA3は、2つの入力信号の立ち上がりエッジ時間差を増幅し、2つの出力信号の立ち上がりエッジ時間差として出力する。 The time amplifiers TA1, TA2, and TA3 are connected in multiple stages. That is, the output signal of the first stage time amplifier TA1 is input to the next stage time amplifier TA2, and the output signal of the time amplifier TA2 is input to the last stage time amplifier TA3. Each of the time amplifiers TA1, TA2, and TA3 amplifies the rising edge time difference between the two input signals and outputs it as the rising edge time difference between the two output signals.
時間増幅器TA1は、正入力端子1a及び負入力端子1bにそれぞれ入力された入力信号in1及びin2の立ち上がりエッジ時間差を増幅し、正出力端子1c及び負出力端子1dからそれぞれ出力する。時間増幅器TA2は、正入力端子2a及び負入力端子2bにそれぞれ入力された入力信号の立ち上がりエッジ時間差を増幅し、正出力端子2c及び負出力端子2dからそれぞれ出力する。時間増幅器TA3は、正入力端子3a及び負入力端子3bにそれぞれ入力された入力信号の立ち上がりエッジ時間差を増幅し、正出力端子3c及び負出力端子3dから出力信号out1及びout2をそれぞれ出力する。
The time amplifier TA1 amplifies the rising edge time difference between the input signals in1 and in2 input to the
時間増幅器TA1及びTA2間は、配線I1、I2、I3及びI4を用いて接続される。配線I1は、時間増幅器TA1の正出力端子1cと時間増幅器TA2の正入力端子2aとを接続する。配線I2は、時間増幅器TA1の負出力端子1dと時間増幅器TA2の負入力端子2bとを接続する。配線I3は、時間増幅器TA1の正出力端子1cと時間増幅器TA2の負入力端子2bとを接続する。配線I4は、時間増幅器TA1の負出力端子1dと時間増幅器TA2の正入力端子2aとを接続する。
The time amplifiers TA1 and TA2 are connected using wirings I1, I2, I3, and I4. The wiring I1 connects the
同様に、時間増幅器TA2及びTA3間は、配線I5、I6、I7及びI8を用いて接続されている。配線I5は、時間増幅器TA2の正出力端子2cと時間増幅器TA3の正入力端子3aとを接続する。配線I6は、時間増幅器TA2の負出力端子2dと時間増幅器TA3の負入力端子3bとを接続する。配線I7は、時間増幅器TA2の正出力端子2cと時間増幅器TA3の負入力端子3bとを接続する。配線I8は、時間増幅器TA2の負出力端子2dと時間増幅器TA3の正入力端子3aとを接続する。
Similarly, the time amplifiers TA2 and TA3 are connected using wirings I5, I6, I7 and I8. The wiring I5 connects the
選択回路10a及び10bは、時間増幅器TA1及びTA2間、時間増幅器TA2及びTA3間にそれぞれ設けられている。選択回路10aは、選択素子S1及びS2を有している。選択回路10aの選択素子S1は、時間増幅器TA2の正入力端子2aに、配線I1及びI4の一方を接続させる。選択回路10aの選択素子S2は、時間増幅器TA2の負入力端子2bに、配線I2及びI3の一方を接続させる。同様に、選択回路10bも、選択素子S1及びS2を有している。選択回路10bの選択素子S1は、時間増幅器TA3の正入力端子3aに、配線I5及びI8の一方を接続させる。選択回路10bの選択素子S2は、時間増幅器TA3の負入力端子3bに、配線I6及びI7の一方を接続させる。
The
スイッチ素子SW1、SW2及びSW3は、時間増幅器TA1、TA2及びTA3の入力端子をそれぞれショートさせる。具体的には、スイッチ素子SW1は、時間増幅器TA1の正入力端子1aと負入力端子1bとを接続又は非接続する。スイッチ素子SW2は、時間増幅器TA2の正入力端子2aと負入力端子2bとを接続又は非接続する。スイッチ素子SW3は、時間増幅器TA3の正入力端子3aと負入力端子3bとを接続又は非接続する。
The switch elements SW1, SW2, and SW3 short-circuit the input terminals of the time amplifiers TA1, TA2, and TA3, respectively. Specifically, the switch element SW1 connects or disconnects the
フリップフロップ回路FF1、FF2及びFF3は、時間増幅器TA1、TA2及びTA3の出力信号を基に、時間増幅器TA1、TA2及びTA3のオフセット極性をそれぞれ検出する。具体的には、フリップフロップ回路FF1は、時間増幅器TA1における正出力端子1c及び負出力端子1dの出力信号を用いて、時間増幅器TA1のオフセット極性を検出する。フリップフロップ回路FF2は、時間増幅器TA2における正出力端子2c及び負出力端子2dの出力信号を用いて、時間増幅器TA2のオフセット極性を検出する。フリップフロップ回路FF3は、時間増幅器TA3における正出力端子3c及び負出力端子3dの出力信号を用いて、時間増幅器TA3のオフセット極性を検出する。
The flip-flop circuits FF1, FF2, and FF3 detect the offset polarities of the time amplifiers TA1, TA2, and TA3 based on the output signals of the time amplifiers TA1, TA2, and TA3, respectively. Specifically, the flip-flop circuit FF1 detects the offset polarity of the time amplifier TA1 using the output signals of the
制御回路50aは、フリップフロップ回路FF1及びFF2の出力結果を基に、選択回路10aの選択素子S1及びS2のスイッチングの制御を行う。制御回路50bは、フリップフロップ回路FF2及びFF3の出力結果を基に、選択回路10bの選択素子S1及びS2のスイッチングの制御を行う。
The
具体的には、隣り合う時間増幅器TA1及びTA2のオフセット極性が異なる場合は、時間増幅器TA1及びTA2を直列接続する。この場合、制御回路50aによって、選択素子S1により配線I1を用いて端子1c及び2aを接続し、かつ、選択素子S2により配線I2を用いて端子1d及び2bを接続する。
Specifically, when the offset polarities of the adjacent time amplifiers TA1 and TA2 are different, the time amplifiers TA1 and TA2 are connected in series. In this case, the
一方、隣り合う時間増幅器TA1及びTA2のオフセット極性が同じ場合は、時間増幅器TA1及びTA2をねじれ接続する。この場合は、制御回路50aによって、選択素子S1により配線I4を用いて端子1d及び2aを接続し、かつ、選択素子S2により配線I3を用いて端子1c及び2bを接続する。
On the other hand, when the offset polarities of the adjacent time amplifiers TA1 and TA2 are the same, the time amplifiers TA1 and TA2 are twisted and connected. In this case, the
また、隣り合う時間増幅器TA2及びTA3のオフセット極性が異なる場合は、時間増幅器TA2及びTA3を直列接続する。この場合、制御回路50bによって、選択素子S1により配線I5を用いて端子2c及び3aを接続し、かつ、選択素子S2により配線I6を用いて端子2d及び3bを接続する。
When the offset polarities of the adjacent time amplifiers TA2 and TA3 are different, the time amplifiers TA2 and TA3 are connected in series. In this case, the
一方、隣り合う時間増幅器TA2及びTA3のオフセット極性が同じ場合は、時間増幅器TA2及びTA3をねじれ接続する。この場合は、制御回路50bによって、選択素子S1により配線I8を用いて端子2d及び3aを接続し、かつ、選択素子S2により配線I7を用いて端子2c及び3bを接続する。
On the other hand, when the offset polarities of the adjacent time amplifiers TA2 and TA3 are the same, the time amplifiers TA2 and TA3 are twisted and connected. In this case, the
制御回路50a及び50bは、例えば、EXOR回路EXOR1及びEXOR2で構成される。
The
記憶部60には、各段の時間増幅器TA1、TA2及びTA3の時間オフセットのテスト結果に関する情報(例えば、時間増幅器TA1、TA2及びTA3のオフセット極性)が記憶されている。記憶部60は、この情報に基づいて、時間増幅回路100全体での時間オフセットが最小になるように、各段の接続構成を直列接続にするか、ねじれ接続にするかについて判断する。そして、記憶部60は、この判断結果に応じた信号を制御回路50a及び50bへ供給する。
The
モード切替回路70は、オペレーションモードとテストモードとを切り替えるために、スイッチ素子SW1、SW2及びSW3を制御する。オペレーションモードの場合、モード切替回路70は、スイッチ素子SW1、SW2及びSW3を開くように制御する。テストモードの場合、モード切替回路70は、スイッチ素子SW1、SW2及びSW3を閉じるように制御する。
The
尚、本実施形態の時間増幅回路100は、上述した構成に限定されず、例えば次のように種々変更することが可能である。
The
(1)多段接続する時間増幅器TA1、TA2及びTA3の数は、3つに限定されず、2つ又は4つ以上でもよい。 (1) The number of time amplifiers TA1, TA2, and TA3 connected in multiple stages is not limited to three, and may be two or four or more.
(2)図1の例では、選択回路10a及び10bは、時間増幅器TA1及びTA2間、時間増幅器TA2及びTA3間にそれぞれ設けられている。つまり、時間増幅器がn段の場合、選択回路の数はn−1となり、選択回路の数:時間増幅器間の数=1:1の関係になっている。しかし、本実施形態では、多段接続された時間増幅器間の全てに、選択回路をそれぞれ設ける構成に限定されない。
(2) In the example of FIG. 1, the
例えば、図1の選択回路10aを無くし、2つの時間増幅器TA1及びTA2に対して1つの選択回路10bが用いられるように変更してもよい。つまり、選択回路の数:時間増幅器間の数=1:2の関係にし、時間増幅器間は選択回路がある構成と選択回路がない構成とが交互になるようにしてもよい。但し、時間増幅器間において、選択回路がある構成と選択回路がない構成とが必ずしも交互になる必要はない。
For example, the
また、選択回路の数と時間増幅器間の数とは、1対3以上であってもよい。この場合、時間増幅器間において、選択回路がある構成と選択回路がない構成とは、規則的な順で設けられてもよいし、不規則的な順で設けられてもよい。後者の場合、最終段に近い時間増幅器間よりも初段に近い時間増幅器間の方に、より多く選択回路を配置してもよい。この場合、時間増幅回路全体の時間オフセットを最小にするための調整がし易いからである。 The number of selection circuits and the number between time amplifiers may be 1 to 3 or more. In this case, between the time amplifiers, the configuration with the selection circuit and the configuration without the selection circuit may be provided in a regular order or may be provided in an irregular order. In the latter case, more selection circuits may be arranged between time amplifiers near the first stage than between time amplifiers near the last stage. This is because the adjustment for minimizing the time offset of the entire time amplification circuit is easy to perform.
また、選択回路は、多段接続された時間増幅器の全てに対して1つ設けられてもよい。この場合、1つの選択回路は、例えば、最終段の時間増幅器と最終段の1つ前の時間増幅器との間や、最終段の時間増幅器の出力側に設けてもよい。 One selection circuit may be provided for all the time amplifiers connected in multiple stages. In this case, one selection circuit may be provided, for example, between the last stage time amplifier and the last stage time amplifier, or on the output side of the last stage time amplifier.
さらに、図1では、選択回路10a及び10bは、時間増幅器TA1及びTA2間、時間増幅器TA2及びTA3間にそれぞれ配置されるように図示されているが、選択回路は、時間増幅器間に物理的に配置されることに限定されない。つまり、選択回路は、時間増幅器間から配線を引き回すことで、例えば制御回路50の近辺等に物理的に配置することも可能である。この場合、1つの選択回路を、多段接続された複数の時間増幅器で共有して使用できる構成にすることも可能である。
Further, in FIG. 1, the
尚、上述した変形例(2)の時間増幅器間の配線構成については、図1の時間増幅器TA1及びTA2間を例に挙げる場合、選択回路10aを設ける箇所の配線構成は、配線I1、I2、I3及びI4の4本を用いてねじれ接続及び直列接続のいずれも可能な構成になっており、選択回路10aを設けない箇所の配線構成は、配線I1及びI2の2本を用いて直列接続のみが可能な構成になっている。
In addition, regarding the wiring configuration between the time amplifiers of the above-described modification (2), when the time amplifiers TA1 and TA2 in FIG. 1 are taken as an example, the wiring configuration where the
(3)各段の時間増幅器TA1、TA2及びTA3の接続構成の判断は、記憶部60で行われることに限定されない。例えば、時間増幅回路100の外部回路で判断され、その結果が記憶部60又は制御回路50a及び50b内に格納されるようにしてもよい。また、このような判断は、制御回路50a及び50bで行われてもよい。さらに、記憶部60は、時間増幅回路100内に設けなくてもよい。
(3) The determination of the connection configuration of the time amplifiers TA1, TA2, and TA3 in each stage is not limited to being performed in the
(4)モード切替回路70は、時間増幅回路100内に設けなくてもよい。
(4) The
[3]選択回路
図2及び図3を用いて、本発明の一実施形態に係る選択回路10a及び10bについて説明する。尚、本実施形態の選択回路10a及び10bは、図2及び図3の構成に限定されず、種々変更可能である。
[3] Selection
図2に示すように、選択回路10a及び10bは、例えば、2つのセレクタ11及び12でそれぞれ構成されてもよい。
As illustrated in FIG. 2, the
図3に示すように、セレクタ11は、NANDゲート13及び14、インバータ15及び16を有している。このセレクタ11の制御は、図1の制御回路50aにより供給される信号SELによって行われる。
As shown in FIG. 3, the
NANDゲート13の一方の入力端子には、配線I1により、前段の正出力端子1cが接続されている。NANDゲート13の他方の入力端子には、図1の制御回路50aから供給される信号SELが入力される。
One input terminal of the
NANDゲート14の一方の入力端子には、配線I4により、前段の負出力端子1dが接続されている。NANDゲート14の他方の入力端子には、図1の制御回路50aから供給される信号SELがインバータ15を介して入力される。
One input terminal of the
NANDゲート13及び14の出力端子は、インバータ16の入力端子に接続され、インバータ16の出力端子は、次段の正入力端子2aに接続される。
The output terminals of the
[4]時間増幅器
図4及び図5を用いて、本発明の一実施形態に係る時間増幅器TAの回路構成について説明する。
[4] Time Amplifier A circuit configuration of the time amplifier TA according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
時間増幅器TAの回路構成としては、NAND型SRラッチのメタスタビリティを利用するもの(オープンループTA)と、可変遅延セルをクロスカップル接続する構成のもの(クローズドループTA)とがある。前者のオープンループTAは、標準ロジックのみで構成できるため、小面積で設計可能であるという利点がある。一方、後者のクローズドループTAは、フィードバック制御を用いているため、PVT(Process Voltage Temperature)ばらつきに強いという利点がある。本実施形態では、時間増幅器TAとしてオープンループTAを用いた場合を例示するが、クローズドループTAを用いることも可能である。 As a circuit configuration of the time amplifier TA, there are a configuration using the metastability of the NAND-type SR latch (open loop TA) and a configuration in which variable delay cells are cross-coupled (closed loop TA). The former open loop TA has an advantage that it can be designed with a small area because it can be configured with only standard logic. On the other hand, the latter closed loop TA has an advantage that it is resistant to PVT (Process Voltage Temperature) variations because it uses feedback control. In this embodiment, the case where an open loop TA is used as the time amplifier TA is illustrated, but a closed loop TA can also be used.
図4に示すように、時間増幅器TAは、遅延時間Toffを作る遅延回路21及び22、NAND型SRラッチ回路23及び24、XORゲート25及び26、キャパシタ27、28、29及び30を含んで構成されている。
As shown in FIG. 4, the time amplifier TA includes
NAND型SRラッチ回路23は、NANDゲート31及び32が循環接続された構成を有している。NANDゲート31の一方の入力がセット入力Sとなり、NANDゲート32の一方の入力がリセット入力Rとなる。ここで、セット入力Sは、遅延回路21の出力であり、リセット入力Rは、時間増幅器TAの入力in2である。
The NAND type
NAND型SRラッチ回路24は、NANDゲート33及び34が循環接続された構成を有している。NANDゲート33の一方の入力がリセット入力Rとなり、NANDゲート34の一方の入力がセット入力Sとなる。ここで、セット入力Sは、遅延回路22の出力であり、リセット入力Rは、時間増幅器TAの入力in1である。
The NAND
XORゲート25は、NANDゲート31の出力信号とNANDゲート32の出力信号とを比較し、信号out2を出力する。XORゲート26は、NANDゲート33の出力信号とNANDゲート34の出力信号とを比較し、信号out1を出力する。
The
キャパシタ27は、一端がグランドに接続され、他端がXORゲート25の一方の入力に接続される。キャパシタ28は、一端がグランドに接続され、他端がXORゲート25の他方の入力に接続される。キャパシタ29は、一端がグランドに接続され、他端がXORゲート26の一方の入力に接続される。キャパシタ30は、一端がグランドに接続され、他端がXORゲート26の他方の入力に接続される。
The
このような回路構成による時間増幅器TAでは、入力信号in1及びin2の立ち上がりエッジ時間がほぼ同じ場合、NAND型SRラッチ回路23及び24の出力が準安定状態になり、そこからの回復時間が入力信号の立ち上がりエッジ時間差に比例するという特性を利用する。
In the time amplifier TA having such a circuit configuration, when the rising edge times of the input signals in1 and in2 are substantially the same, the outputs of the NAND
尚、本実施形態に係る時間増幅器TAは、図4の構成に限定されず、例えば、図5の構成に変更することも可能である。 Note that the time amplifier TA according to the present embodiment is not limited to the configuration of FIG. 4, and can be changed to the configuration of FIG. 5, for example.
図5の時間増幅器TAでは、入力側の遅延回路21及び22の遅延時間Toffは、インバータチェーンによって実現している。つまり、遅延回路21は、チェーン接続された2つのインバータ35及び36で構成され、遅延回路22は、チェーン接続された2つのインバータ37及び38で構成されている。
In the time amplifier TA of FIG. 5, the delay time T off of the
また、図5の時間増幅器TAでは、出力側のXORゲート25及び26は、NAND型SRラッチ回路23及び24が順安定状態に陥った時に、出力が不安定にならないように構成している。具体的には、XORゲート25は、インバータ39及び40、ORゲート43を有している。XORゲート26は、インバータ41及び42、ORゲート44を有している。
In the time amplifier TA of FIG. 5, the
尚、図5の時間増幅器TAにおいて、遅延回路21及び22のインバータチェーンは、2つのインバータで構成されているが、インバータの数はこれに限定されず、3つ以上であっても勿論よい。インバータの数が多くなるほど、遅延時間Toffは大きくなる。
In the time amplifier TA of FIG. 5, the inverter chain of the
また、図4の時間増幅器TAにおいて、図5の遅延回路21及び22に変更したり、図5のXORゲート25及び26に変更したりすることも可能である。
4 can be changed to the
[5]オフセット極性のテスト方法
図1及び図6を用いて、本実施形態における多段接続型時間増幅回路100のオフセット極性(オフセットの正負)のテスト方法について説明する。
[5] Test Method for Offset Polarity A test method for the offset polarity (offset positive / negative) of the multistage connection
まず、モード切替回路70により、テストモードとなるように、スイッチ素子SW1、SW2及びSW3を閉じ、各段の時間増幅器TA1、TA2及びTA3の入力端子をそれぞれショートさせる。尚、テストモードにおいて、スイッチ素子SW1、SW2及びSW3は、同じタイミングで閉じてもよいし、異なるタイミングで閉じてもよい。
First, the switch elements SW1, SW2, and SW3 are closed by the
次に、時間増幅器TA1、TA2及びTA3にテスト信号を入力して、フリップフロップ回路FF1、FF2及びFF3の出力信号をそれぞれ得る。この時、フリップフロップ回路FF1、FF2及びFF3は、時間比較器として作用する。 Next, test signals are input to the time amplifiers TA1, TA2, and TA3 to obtain output signals of the flip-flop circuits FF1, FF2, and FF3, respectively. At this time, the flip-flop circuits FF1, FF2, and FF3 function as time comparators.
例えば、時間増幅器TA1のオフセット極性をテストする場合、入力端子1a及び1bに同時にテスト信号が入力され(図9(b)参照)、出力端子1c及び1dの出力信号をフリップフロップ回路FF1で検出する。この際、出力端子1cからの出力信号と出力端子1dからの出力信号との立ち上がりエッジ時間に応じて、オフセット極性を割り当てる。つまり、出力端子1cの出力信号の立ち上がりエッジ時間が出力端子1dの出力信号の立ち上がりエッジ時間よりも早い場合は、オフセット極性を「正(+)」又は「負(−)」とし、出力端子1cの出力信号の立ち上がりエッジ時間が出力端子1dの出力信号の立ち上がりエッジ時間よりも遅い場合は、オフセット極性を「負(−)」又は「正(+)」とする。
For example, when testing the offset polarity of the time amplifier TA1, test signals are simultaneously input to the
尚、テスト信号は、時間増幅器TA1、TA2及びTA3で共通の信号を用いてもよいし、時間増幅器TA1、TA2及びTA3で異なる信号を用いてもよい。前者の場合、選択回路10a及び10bの選択素子S1及びS2を用いて、時間増幅器TA1及びTA2間と時間増幅器TA2及びTA3間を共に直列接続にするとよい。後者の場合、各時間増幅器TA1、TA2及びTA3のテスト信号を異なるタイミングで入力してもよいが、テスト時間を削減するために、各時間増幅器TA1、TA2及びTA3のテスト信号を同じタイミングで入力し、各段の特性テストを並列処理してもよい。
As the test signal, a common signal may be used for the time amplifiers TA1, TA2, and TA3, or different signals may be used for the time amplifiers TA1, TA2, and TA3. In the former case, both the time amplifiers TA1 and TA2 and the time amplifiers TA2 and TA3 may be connected in series using the selection elements S1 and S2 of the
次に、フリップフロップ回路FF1、FF2及びFF3の出力結果を基に、EXOR回路EXOR1及びEXOR2により、ねじれ接続構成または非ねじれ(直列)接続構成となるように選択回路10a及び10bが制御される。ここで、隣り合う時間増幅器のオフセット極性が同じであれば、ねじれ接続構成にし、隣り合う時間増幅器のオフセット極性が異なれば、非ねじれ接続構成にする。
最後に、モード切替回路70により、スイッチ素子SW1、SW2及びSW3が開くように制御され、テストモードが終了する。
Next, based on the output results of the flip-flop circuits FF1, FF2, and FF3, the
Finally, the
尚、上述した本実施形態に係るテスト方法は、コンピュータに上記テスト方法の各処理を実行させるためのプログラムとして提供することも可能であるし、コンピュータに上記テスト方法の各処理を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として提供することも可能である。本実施形態に係るテスト方法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば、磁気ディスク(フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク等)、光ディスク(CD−ROM、DVD、ブルーレイ(登録商標)ディスク等)、半導体メモリ等の記録媒体に書き込んで、各種装置に適用したり、通信媒体により伝送して各種装置に適用したりすることも可能である。本装置を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述したテスト方法による処理を実行する。 The above-described test method according to the present embodiment can be provided as a program for causing a computer to execute each process of the test method, or for causing the computer to execute each process of the test method. It is also possible to provide a computer-readable recording medium that records the program. The test method according to the present embodiment includes, as programs that can be executed by a computer, for example, a magnetic disk (floppy (registered trademark) disk, hard disk, etc.), an optical disk (CD-ROM, DVD, Blu-ray (registered trademark) disk, etc.) It is also possible to write on a recording medium such as a semiconductor memory and apply it to various devices, or transmit it via a communication medium and apply it to various devices. A computer that implements the present apparatus reads a program recorded on a recording medium, and controls the operation by the program, thereby executing processing according to the test method described above.
[6]効果
図7乃至図15を用いて、本実施形態における多段接続型時間増幅回路100の効果について説明する。
[6] Effects The effects of the multistage connection
本実施形態の多段接続型時間増幅回路100では、時間増幅器TA間の配線構成は、選択回路10a及び10bにより、直列接続又はねじれ接続になるように構成されている。
In the multistage connection type
本実施形態では、各段の時間増幅器TAにおける特性(時間オフセットの正負)をテストし、このテスト結果に基づいて、隣り合う時間増幅器のオフセット極性が同じであれば、ねじれ接続構成にし、隣り合う時間増幅器のオフセット極性が異なれば、非ねじれ接続構成にする。このように、特性テストにより、時間増幅器TA間の配線構成を再構成し、トータルの時間オフセットが最小となるようにする(図7参照)。 In this embodiment, the characteristics (positive / negative of time offset) in the time amplifier TA at each stage are tested, and if the offset polarities of adjacent time amplifiers are the same based on the test results, a twisted connection configuration is adopted and adjacent. If the offset polarity of the time amplifier is different, a non-twisted connection configuration is used. In this way, the wiring configuration between the time amplifiers TA is reconfigured by the characteristic test so that the total time offset is minimized (see FIG. 7).
従来の多段接続型時間増幅回路では、図8(a)に示すように、本実施形態のようなねじれ接続で配線が構成されていない。このため、時間オフセットは大きく、それを補償するための可変遅延も大きく、コストも高くなっていた。これに対し、本実施形態の多段接続型時間増幅回路100では、図8(b)に示すように、特性テスト及び配線の再構成を行う。このため、時間オフセットは小さく、可変遅延も小さくなり、コストも低減できる。このような本実施形態による時間オフセットの削減について、以下に詳説する。
In the conventional multistage connection type time amplifier circuit, as shown in FIG. 8A, the wiring is not formed by the twisted connection as in this embodiment. For this reason, the time offset is large, the variable delay for compensating it is large, and the cost is high. On the other hand, in the multistage connection type
図9(a)に示すように、時間増幅器TAの特性をモデル化する。時間増幅器TAのゲインをα、オフセットをβ(β>0)とする場合、入力信号in1及びin2の立ち上がりエッジ時間差ΔTINと出力信号out1及びout2の立ち上がりエッジ時間差ΔTOUTには、以下の式(1)の関係がある。 As shown in FIG. 9A, the characteristics of the time amplifier TA are modeled. The gain of time the amplifier TA alpha, if the the β (β> 0) offset, the rising edge time difference [Delta] T OUT of the rising edge time difference [Delta] T IN of the input signal in1 and in2 output signals out1 and out2, the following equation ( There is a relationship 1).
ΔTOUT=αΔTIN+β …(1)
多段接続した時間増幅器TAの時間オフセットは、図10(a)及び(b)のように数学的に表現することができる。
ΔT OUT = αΔT IN + β (1)
The time offset of the time amplifier TA connected in multiple stages can be expressed mathematically as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b).
図10(a)に示すように、従来技術によるn段非ねじれ接続型時間増幅器のトータル時間オフセットβTOTALは、以下の式(2)のように表される。 As shown in FIG. 10A, the total time offset β TOTAL of the n-stage non-twisted connection time amplifier according to the prior art is expressed as the following equation (2).
βTOTAL=(αn−1+αn−2+…+α2+α+1)β …(2)
この式(2)から分かるように、従来技術のオフセットβTOTALは、時間増幅器の段数の増加に伴い増加する。
β TOTAL = (α n−1 + α n−2 +... + α 2 + α + 1) β (2)
As can be seen from this equation (2), the offset β TOTAL of the prior art increases as the number of stages of the time amplifier increases.
一方、図10(b)に示すように、本実施形態によるn段ねじれ接続型時間増幅器100のトータル時間オフセットβ’TOTALは、以下の式(3)のように表される。
On the other hand, as shown in FIG. 10B, the total time offset β ′ TOTAL of the n-stage twist-connected
β’TOTAL=(αn−1−αn−2−…−α2−α−1)β …(3)
式(3)から分かるように、本実施形態では、時間増幅器TAの段数が増加しても大幅な時間オフセットの削減が可能である。
β ′ TOTAL = (α n−1 −α n−2 −... −α 2 −α−1) β (3)
As can be seen from Equation (3), in this embodiment, the time offset can be significantly reduced even if the number of stages of the time amplifier TA is increased.
具体的には、図11に示すように、本実施形態のねじれ接続型時間増幅回路100は、従来技術の非ねじれ接続型時間増幅回路よりも、時間増幅器TAの段数が増加するに従って、トータルの時間オフセットを低減することができている。また、図12に示すように、本実施形態のトータル時間オフセットの減少率は、1段あたりのゲイン2〜4のいずれの場合も、時間増幅器TAの段数が増加するに従って高まることが分かる。
Specifically, as shown in FIG. 11, the torsional connection type
図13(a)及び(b)は、従来技術と本実施形態の4段接続の時間増幅回路における3つのタイプのトータル時間オフセットのシミュレーション結果を示している。3つのタイプとは、FF(ゲイン/段=3.64)、TT(ゲイン/段=3.37)、SS(ゲイン/段=2.93)である。 FIGS. 13A and 13B show simulation results of three types of total time offsets in the conventional technology and the four-stage time amplification circuit of this embodiment. The three types are FF (gain / stage = 3.64), TT (gain / stage = 3.37), and SS (gain / stage = 2.93).
従来技術と本実施形態のトータル時間オフセットを比較すると、FFタイプの場合は636.0psから285.7ps(55.1%の削減)、TTタイプの場合は28.8psから11.6ps(58.8%の削減)、SSタイプの場合は−238.1psから−93.5ps(61.0%の削減)に、トータル時間オフセットを大幅に削減できていることが分かる。上記の式(2)及び(3)による計算結果も、FFタイプは54.1%、TTタイプは58.2%、SSタイプは66.4%となり、このシミュレーションとほぼ等しい結果となっている。 Comparing the total time offset between the prior art and this embodiment, the FF type is 636.0 ps to 285.7 ps (55.1% reduction), and the TT type is 28.8 ps to 11.6 ps (58. It can be seen that the total time offset can be greatly reduced from −238.1 ps to −93.5 ps (61.0% reduction) in the case of the SS type. The calculation results by the above formulas (2) and (3) are 54.1% for the FF type, 58.2% for the TT type, and 66.4% for the SS type. .
図14は、4段接続の時間増幅回路において、8パターンの接続構成による出力(トータル)オフセット時間のシミュレーション結果を示している。このシミュレーションでは、各段の時間増幅器TAのオフセットが異なること(プロセスバリエーション)が考慮されている。 FIG. 14 shows the simulation result of the output (total) offset time by the connection structure of 8 patterns in the time amplification circuit of 4 stages connection. In this simulation, it is considered that the offset of the time amplifier TA at each stage is different (process variation).
図14に示すように、各段の時間増幅器TAのオフセットは、+1.11ps、−1.34ps、−0.44ps、+6.38psである。また、出力オフセット時間は、パターンAは295ps、パターンBは297ps、パターンCは180ps、パターンDは191ps、パターンEは318ps、パターンFは327ps、パターンGは258ps、パターンHは249psである。従って、これら8つのパターンのうち、ワースト状況(出力オフセット時間が最も長い)の接続構成はパターンFであり、ベスト状況(出力オフセット時間が最も短い)の接続構成はパターンCである。よって、パターンFをパターンCに再構成することで、出力オフセット時間を327psから180psへと45%減少させることができる。 As shown in FIG. 14, the offsets of the time amplifiers TA at each stage are +1.11 ps, −1.34 ps, −0.44 ps, and +6.38 ps. The output offset time is 295 ps for pattern A, 297 ps for pattern B, 180 ps for pattern C, 191 ps for pattern D, 318 ps for pattern E, 327 ps for pattern F, 258 ps for pattern G, and 249 ps for pattern H. Therefore, among these eight patterns, the connection configuration in the worst situation (the longest output offset time) is the pattern F, and the connection configuration in the best situation (the shortest output offset time) is the pattern C. Therefore, by reconfiguring the pattern F into the pattern C, the output offset time can be reduced by 45% from 327 ps to 180 ps.
図15は、本実施形態と従来技術による出力時間オフセットのモンテカルロシミュレーションを用いた統計分析結果を示している。図15は、図14と同様に、各段の時間増幅器TAのプロセスバリエーションが考慮されている。尚、図15におけるRIC(Reconfigurable Inter-Stage Connection)は、時間増幅器TA間の接続の再構成を意味する。 FIG. 15 shows a statistical analysis result using the Monte Carlo simulation of the output time offset according to the present embodiment and the prior art. As in FIG. 14, FIG. 15 considers process variations of the time amplifier TA at each stage. Note that RIC (Reconfigurable Inter-Stage Connection) in FIG. 15 means reconfiguration of the connection between the time amplifiers TA.
図15に示すように、本実施形態と従来技術とのワースト時間オフセットを比べると、従来技術は745psであるのに対し、本実施形態は353psとなり、52.6%減少させることができる。また、確立分布関数(PDF:probability distribution function)におけるオフセットの分布中心を比べると、従来技術は290psであるのに対し、本実施形態は191psとなり、34.0%減少させることができる。このように、各段の時間増幅器TAのプロセスバリエーションを考慮しても、シミュレーションによるオフセットの減少を確認することができる。 As shown in FIG. 15, the worst time offset between the present embodiment and the prior art is 745 ps, whereas the present embodiment is 353 ps, which can be reduced by 52.6%. Further, when the distribution center of the offset in the probability distribution function (PDF) is compared, the conventional technique is 290 ps, whereas this embodiment is 191 ps, which can be reduced by 34.0%. Thus, even if the process variation of the time amplifier TA at each stage is taken into consideration, it is possible to confirm a decrease in offset by simulation.
以上のように、本実施形態では、多段接続型時間増幅回路100を集積回路等に搭載する際に、各段の時間増幅器TAの時間オフセット極性をテストし、このテスト結果を基にして多段接続型時間増幅回路100のトータルの時間オフセットが最小になるように、ねじれ構成に配線を組み換える。このような本構成を用いることにより、出力時間オフセットを最小化することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, when the multistage connection
また、各段の時間増幅器TAのオフセット極性を検出するにあたり、各段の間にフリップフロップ回路とEXOR回路のような簡単な回路を用いることで、小面積で出力時間オフセットを最小化することが可能となる。 In addition, when detecting the offset polarity of the time amplifier TA at each stage, a simple circuit such as a flip-flop circuit and an EXOR circuit is used between the stages to minimize the output time offset with a small area. It becomes possible.
また、時間オフセットの生じる傾向が予め分かっている場合(例えば、製造ばらつきの傾向が分かっており、構成素子の配置関係から予測できる場合)には、テスト前から配線をねじれ構成にすることで時間オフセットを最小化できる。 In addition, when the tendency of time offset is known in advance (for example, when the tendency of manufacturing variation is known and can be predicted from the arrangement relationship of the constituent elements), the wiring can be twisted before the test. The offset can be minimized.
[7]応用例
図16を用いて、本発明の実施形態による多段接続型時間増幅回路100の応用例の構成について説明する。
[7] Application Example The configuration of an application example of the multistage connection
図16に示すように、応用例の多段接続型時間増幅回路100では、最終段の時間増幅器TA3の出力に、時間ディジタイザ回路(TDC)80を設けてもよい。時間ディジタイザ回路80は、時間増幅回路100の全体のオフセットを測定し、最適な接続構成を選択するように、制御回路50a及び50bを制御する。
As shown in FIG. 16, in the multi-stage connection
図16及び図17を用いて、応用例による多段接続型時間増幅回路100のオフセット極性のテスト方法について説明する。
A method for testing the offset polarity of the multi-stage connection
まず、時間ディジタイザ回路80を用いて、各時間増幅器TA1、TA2及びTA3における全ての接続パターンの時間オフセットを測定する。ここで、図16の4段接続の時間増幅回路は、8パターンの接続構成NNN、NNT、NTN、NTT、TNN、TNT、TTN、TTT(T:ねじれ接続、N:非ねじれ接続)を有する。時間ディジタイザ回路80によって得られた測定結果は、例えば、記憶部60等に記憶される。
First, the
次に、各接続パターンの時間オフセットを比較する。図16の場合は、TNT(ねじれ−非ねじれ−ねじれ)接続の場合が最もオフセットが低減できている。この比較は、例えば、記憶部60等で行われる。
Next, the time offset of each connection pattern is compared. In the case of FIG. 16, the offset can be reduced most in the case of TNT (twisted-non-twisted-twisted) connection. This comparison is performed, for example, in the
最後に、比較結果を基に、時間オフセットを最も低減できるような接続パターンで再構成する。 Finally, based on the comparison result, reconfiguration is performed with a connection pattern that can reduce the time offset most.
上記のような応用例の多段接続型時間増幅回路100においても、出力時間オフセットを低減することが可能となる。
Also in the multistage
尚、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, although embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10a、10b…選択回路、11、12…セレクタ、13、14、31、32、33、34…NANDゲート、15、16、35、36、37、38、39、40、41、42…インバータ、21、22…遅延回路、23、24…NAND型SRラッチ回路、25、26…XORゲート、27、28、29、30…キャパシタ、50a、50b…制御回路、60…記憶部、70…モード切替回路、80…時間ディジタイザ回路(TDC)、100…時間増幅回路、TA…時間増幅器、I1〜I8…配線、S1、S2…選択素子、SW1、SW2、SW3…スイッチ素子、FF1、FF2、FF3…フリップフロップ回路。 10a, 10b ... selection circuit, 11, 12 ... selector, 13, 14, 31, 32, 33, 34 ... NAND gate, 15, 16, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 ... inverter, 21, 22 ... Delay circuit, 23, 24 ... NAND SR latch circuit, 25, 26 ... XOR gate, 27, 28, 29, 30 ... Capacitor, 50a, 50b ... Control circuit, 60 ... Storage unit, 70 ... Mode switching Circuit, 80 ... Time digitizer circuit (TDC), 100 ... Time amplifier circuit, TA ... Time amplifier, I1-I8 ... Wiring, S1, S2 ... Selection element, SW1, SW2, SW3 ... Switch element, FF1, FF2, FF3 ... Flip-flop circuit.
Claims (11)
前記複数の時間増幅器のそれぞれは、2つの入力信号の立ち上がりエッジ時間差を増幅し、2つの出力信号の立ち上がりエッジ時間差として出力し、
前記複数の時間増幅器は、第1及び第2の時間増幅器を含み、
第1の正入力端子、第1の負入力端子、第1の正出力端子及び第1の負出力端子を有する前記第1の時間増幅器と、
第2の正入力端子、第2の負入力端子、第2の正出力端子及び第2の負出力端子を有し、前記第1の時間増幅器の出力信号が入力される前記第2の時間増幅器と、
前記第1の正出力端子と前記第2の正入力端子とを接続する第1の配線と、
前記第1の負出力端子と前記第2の負入力端子とを接続する第2の配線と、
前記第1の正出力端子と前記第2の負入力端子とを接続する第3の配線と、
前記第1の負出力端子と前記第2の正入力端子とを接続する第4の配線と、
第1の選択素子と第2の選択素子とを有し、前記第1の選択素子は前記第2の正入力端子に前記第1の配線又は前記第4の配線を接続させ、前記第2の選択素子は前記第2の負入力端子に前記第2の配線又は前記第3の配線を接続させる選択回路と、
前記第1の正入力端子と前記第1の負入力端子とを接続する第1のスイッチ素子と、
前記第2の正入力端子と前記第2の負入力端子とを接続する第2のスイッチ素子と、
前記第1の正出力端子及び前記第1の負出力端子の出力信号を基に、前記第1の時間増幅器の第1のオフセット極性を検出する第1のフリップフロップ回路と、
前記第2の正出力端子及び前記第2の負出力端子の出力信号を基に、前記第2の時間増幅器の第2のオフセット極性を検出する第2のフリップフロップ回路と、
前記第1のオフセット極性及び前記第2のオフセット極性が異なる場合は第1の接続になるように前記選択回路を制御し、前記第1のオフセット極性及び前記第2のオフセット極性が同じ場合は第2の接続になるように前記選択回路を制御する制御回路と、
を具備し、
前記第1の接続は、前記第1の時間増幅器と前記第2の時間増幅器とが前記第1の配線及び前記第2の配線で直列接続され、
前記第2の接続は、前記第1の時間増幅器と前記第2の時間増幅器とが前記第3の配線及び前記第4の配線でねじれ接続される、時間増幅回路。 A time amplification circuit in which a plurality of time amplifiers are connected in multiple stages,
Each of the plurality of time amplifiers amplifies the rising edge time difference between two input signals and outputs the rising edge time difference between two output signals,
The plurality of time amplifiers include first and second time amplifiers;
The first time amplifier having a first positive input terminal, a first negative input terminal, a first positive output terminal and a first negative output terminal;
The second time amplifier having a second positive input terminal, a second negative input terminal, a second positive output terminal, and a second negative output terminal, to which an output signal of the first time amplifier is input When,
A first wiring connecting the first positive output terminal and the second positive input terminal;
A second wiring connecting the first negative output terminal and the second negative input terminal;
A third wiring connecting the first positive output terminal and the second negative input terminal;
A fourth wiring connecting the first negative output terminal and the second positive input terminal;
A first selection element and a second selection element, wherein the first selection element connects the first wiring or the fourth wiring to the second positive input terminal; A selection element that connects the second wiring or the third wiring to the second negative input terminal;
A first switch element connecting the first positive input terminal and the first negative input terminal;
A second switch element connecting the second positive input terminal and the second negative input terminal;
A first flip-flop circuit that detects a first offset polarity of the first time amplifier based on output signals of the first positive output terminal and the first negative output terminal;
A second flip-flop circuit that detects a second offset polarity of the second time amplifier based on output signals of the second positive output terminal and the second negative output terminal;
When the first offset polarity and the second offset polarity are different, the selection circuit is controlled so that the first connection is established, and when the first offset polarity and the second offset polarity are the same, A control circuit for controlling the selection circuit so as to be connected in two,
Comprising
In the first connection, the first time amplifier and the second time amplifier are connected in series by the first wiring and the second wiring,
The second connection is a time amplification circuit in which the first time amplifier and the second time amplifier are twistedly connected by the third wiring and the fourth wiring.
前記EXOR回路は、前記第1のオフセット極性及び前記第2のオフセット極性が入力される、請求項1に記載の時間増幅回路。 The control circuit is an EXOR circuit,
The time amplification circuit according to claim 1, wherein the EXOR circuit receives the first offset polarity and the second offset polarity.
前記複数の選択回路は、前記複数の時間増幅器間にそれぞれ設けられる、請求項1に記載の時間増幅回路。 A plurality of selection circuits including the selection circuit;
The time amplification circuit according to claim 1, wherein the plurality of selection circuits are respectively provided between the plurality of time amplifiers.
前記複数の時間増幅器間には、前記複数の選択回路のうちの1つの選択回路が設けられる第1の構成と前記複数の選択回路のうちの1つの選択回路が設けられない第2の構成とがある、請求項1に記載の時間増幅回路。 A plurality of selection circuits including the selection circuit;
A first configuration in which one selection circuit of the plurality of selection circuits is provided between the plurality of time amplifiers, and a second configuration in which one selection circuit of the plurality of selection circuits is not provided. The time amplification circuit according to claim 1, wherein:
をさらに具備する請求項1に記載の時間増幅回路。 A storage circuit for storing information on each test result of time offsets of the plurality of time amplifiers, and supplying a signal based on the information to the control circuit;
The time amplification circuit according to claim 1, further comprising:
をさらに具備する請求項1に記載の時間増幅回路。 A mode switching circuit that controls the first and second switch elements and switches between an operation mode and a test mode;
The time amplification circuit according to claim 1, further comprising:
をさらに具備する請求項1に記載の時間増幅回路。 A time digitizer circuit connected to the second positive output terminal and the second negative output terminal and measuring an overall offset of the plurality of time amplifiers;
The time amplification circuit according to claim 1, further comprising:
コンピュータに、
前記第1の時間増幅器の正入力及び負入力をショートし、前記第2の時間増幅器の正入力及び負入力をショートするステップと、
前記第1及び第2の時間増幅器にテスト信号を入力し、前記第1及び第2の時間増幅器の出力信号を基に前記第1及び第2の時間増幅器の第1及び第2のオフセット極性をそれぞれ検出するステップと、
前記第1及び第2のオフセット極性が同じ場合は前記第1及び第2の時間増幅器間を直列接続し、前記第1及び第2のオフセット極性が異なる場合は前記第1及び第2の時間増幅器間をねじれ接続するステップと、
を実行させるためのプログラム。 Performing a characteristic test of a multistage connection type time amplifier circuit comprising: a first time amplifier; and a second time amplifier adjacent to the first time amplifier and receiving an output signal of the first time amplifier. A program for
On the computer,
Shorting the positive and negative inputs of the first time amplifier and shorting the positive and negative inputs of the second time amplifier;
A test signal is input to the first and second time amplifiers, and first and second offset polarities of the first and second time amplifiers are determined based on output signals of the first and second time amplifiers. Each detecting step;
When the first and second offset polarities are the same, the first and second time amplifiers are connected in series, and when the first and second offset polarities are different, the first and second time amplifiers A step of twisting connection between,
A program for running
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