KR102677429B1 - Digital converting apparatus of sensor signal and converting method therefor - Google Patents
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Abstract
적어도 하나의 센서로부터 입력된 스타트 신호와 스톱 신호 사이의 시간 차이를 디지털 값으로 변환하는 디지털 변환 장치는, 입력된 오실레이터 신호의 주파수를 체배하여 제 1 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 생성부; 상기 스타트 신호 및 상기 스톱 신호를 입력받아, 상기 스타트 신호와 상기 스톱 신호 사이의 시간 차이인 제 1 시간 차이 신호를 생성하는 시간 차이 생성부; 제 1 오실레이터의 출력 및 상기 제 1 클럭 신호를 입력받아, 상기 제 1 오실레이터의 출력과 상기 제 1 클럭 신호 사이의 오차에 따른 상기 제 1 시간 차이 신호의 오차를 보정하기 위한 보정 신호를 생성하는 보정 신호 생성부; 및 상기 보정 신호 및 상기 제 1 시간 차이 신호를 입력받아, 상기 제 1 시간 차이 신호를 보정한 제 2 시간 차이 신호를 생성하는, 보정 시간 차이 생성부;를 포함한다.A digital conversion device that converts a time difference between a start signal and a stop signal input from at least one sensor into a digital value includes: a clock signal generator that generates a first clock signal by multiplying the frequency of the input oscillator signal; a time difference generator that receives the start signal and the stop signal and generates a first time difference signal that is a time difference between the start signal and the stop signal; Correction for receiving the output of the first oscillator and the first clock signal and generating a correction signal to correct the error of the first time difference signal according to the error between the output of the first oscillator and the first clock signal. signal generator; and a correction time difference generator configured to receive the correction signal and the first time difference signal and generate a second time difference signal by correcting the first time difference signal.
Description
본 발명은 센서 신호의 디지털 변환 장치 및 그 변환 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device for digitally converting sensor signals and a method for converting the same.
센서 신호의 디지털 변환 장치는, 적어도 하나의 센서로부터 입력된 2개의 입력 신호인 스타트 신호와 스톱 신호 사이의 시간 차이를 측정하는 장치로서, 센서를 이용하여 거리, 압력과 같은 측정에 사용된다.A sensor signal digital conversion device is a device that measures the time difference between a start signal and a stop signal, which are two input signals input from at least one sensor, and is used for measurements such as distance and pressure using a sensor.
그런데, 센서 신호의 디지털 변환 장치가 반도체 칩으로 집적될 경우, 제조 공정, 사용 온도 및 전압 등에 대해서도 강인하게 대응할 필요가 있다. 또한, 센서 신호의 디지털 변환 장치는, 다양한 용도의 측정을 위해 25ps 정도의 정밀도로 시간 측정이 필요하다. 즉, 다양한 용도의 측정을 위해 센서 신호의 디지털 변환 장치는 고분해능으로 시간 차이를 출력할 필요가 있다.However, when a sensor signal digital conversion device is integrated into a semiconductor chip, it is necessary to robustly respond to the manufacturing process, operating temperature, and voltage. Additionally, a digital conversion device for sensor signals requires time measurement with a precision of about 25 ps for measurement for various purposes. In other words, for measurement for various purposes, a digital conversion device for sensor signals needs to output time differences with high resolution.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 반도체 칩으로 집적 시 제조 공정, 사용 온도 및 전압 등에 대해서도 강인하게 대응할 수 있고, 고분해능으로 스타트 신호와 스톱 신호 사이의 시간 차이를 출력할 수 있는 센서 신호의 디지털 변환 장치 및 그 변환 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention is aimed at solving the technical problems described above. When integrated into a semiconductor chip, the present invention can respond robustly to the manufacturing process, operating temperature and voltage, etc., and can detect the time difference between the start signal and the stop signal with high resolution. The purpose is to provide a digital conversion device for sensor signals that can output and a method for converting the same.
적어도 하나의 센서로부터 입력된 스타트 신호와 스톱 신호 사이의 시간 차이를 디지털 값으로 변환하는 디지털 변환 장치는, 입력된 오실레이터 신호의 주파수를 체배하여 제 1 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 생성부; 상기 스타트 신호 및 상기 스톱 신호를 입력받아, 상기 스타트 신호와 상기 스톱 신호 사이의 시간 차이인 제 1 시간 차이 신호를 생성하는 시간 차이 생성부; 제 1 오실레이터의 출력 및 상기 제 1 클럭 신호를 입력받아, 상기 제 1 오실레이터의 출력과 상기 제 1 클럭 신호 사이의 오차에 따른, 상기 제 1 시간 차이 신호의 오차를 보정하기 위한 보정 신호를 생성하는 보정 신호 생성부; 및 상기 보정 신호 및 상기 제 1 시간 차이 신호를 입력받아, 상기 제 1 시간 차이 신호를 보정한 제 2 시간 차이 신호를 생성하는, 보정 시간 차이 생성부;를 포함한다.A digital conversion device that converts a time difference between a start signal and a stop signal input from at least one sensor into a digital value includes: a clock signal generator that generates a first clock signal by multiplying the frequency of the input oscillator signal; a time difference generator that receives the start signal and the stop signal and generates a first time difference signal that is a time difference between the start signal and the stop signal; Receives the output of the first oscillator and the first clock signal, and generates a correction signal to correct the error of the first time difference signal according to the error between the output of the first oscillator and the first clock signal. Correction signal generator; and a correction time difference generator configured to receive the correction signal and the first time difference signal and generate a second time difference signal by correcting the first time difference signal.
구체적으로, 상기 보정 신호는, 상기 보정 신호의 제 1 부분인 제 1 보정 신호와 상기 보정 신호의 제 2 부분인 제 2 보정 신호를 포함한다. 아울러, 상기 보정 시간 차이 생성부는, 상기 제 1 시간 차이 신호에 상기 제 1 보정 신호를 곱한 값;과 상기 제 1 시간 차이 신호에 상기 제 2 보정 신호를 더한 값;을 합산하여, 상기 제 2 시간 차이 신호를 생성하는 것이 바람직하다.Specifically, the correction signal includes a first correction signal that is the first portion of the correction signal and a second correction signal that is the second portion of the correction signal. In addition, the correction time difference generator adds the first time difference signal multiplied by the first correction signal and a value obtained by adding the first time difference signal to the second correction signal to generate the second time difference. It is desirable to generate a difference signal.
또한, 상기 보정 신호 생성부는, 상기 제 1 오실레이터의 출력을 분주하는 제 5 분주기; 상기 제 1 클럭 신호를 클럭 신호로 입력받아, 상기 제 5 분주기의 출력을 카운팅한 제 2 카운팅값을 출력하는 제 2 카운터; 및 미리 설정된 제 2 값과 상기 제 2 카운팅값의 비율을 이용하여 상기 보정 신호를 산출하는, 보정 신호 산출기;를 포함하여 구성될 수 있다.Additionally, the correction signal generator includes a fifth divider that divides the output of the first oscillator; a second counter that receives the first clock signal as a clock signal and outputs a second counting value obtained by counting the output of the fifth divider; and a correction signal calculator that calculates the correction signal using a ratio between a preset second value and the second counting value.
아울러, 상기 디지털 변환 장치는, 상기 제 1 클럭 신호 및 상기 제 1 클럭 신호를 반전한 신호를 이용하여, 상기 제 1 클럭 신호의 주기 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반주기의 시간값에 대응하는 값인 제 1 시간값을 산출하는, 기준 시간값 산출부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the digital conversion device uses the first clock signal and a signal obtained by inverting the first clock signal to generate a first clock signal, which is a value corresponding to the time value of the period of the first clock signal or the half-cycle of the first clock signal. It may further include a reference time value calculation unit that calculates a time value.
구체적으로, 상기 기준 시간값 산출부는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀을 포함하되, L개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호인 상기 제 1 클럭 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 L개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-1 시간값을 산출하는 제 1-1 시간값 산출기; 또는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀을 포함하되, L개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호인 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서, L개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-2 시간값을 산출하는 제 1-2 시간값 산출기; 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 L은 5 이상의 자연수인 것을 특징으로 한다.Specifically, the reference time value calculation unit includes L delay cells connected in series in a chain structure and delaying the input data signal by the delay time and outputting the data, and the data of the frontmost delay cell among the L delay cells. After the first clock signal, which is a signal, is activated, the number of cells to which the first clock signal is transmitted among the L delay cells is used at one point of the rising edge or the falling edge of the inverted signal of the first clock signal. , a 1-1 time value calculator that calculates a 1-1 time value; Alternatively, the first clock signal includes L delay cells connected in series in a chain structure and each delaying the input data signal by the delay time and outputting it, wherein the first clock signal is the data signal of the frontmost delay cell among the L delay cells. After the inversion signal is activated, at one point of the rising edge or the falling edge of the first clock signal, using the number of cells in which the inversion signal of the first clock signal is transmitted among the L delay cells, 1- a first-second time value calculator that calculates two time values; It includes at least one of the following, wherein L is a natural number of 5 or more.
아울러, 상기 기준 시간값 산출부는, 상기 제 1-1 시간값 및 상기 제 1-2 시간값을 이용하여, 상기 제 1 시간값을 산출하는 제 1 시간값 산출기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the reference time value calculation unit preferably further includes a first time value calculator that calculates the first time value using the 1-1 time value and the 1-2 time value. .
또한, 상기 디지털 변환 장치는, 상기 스타트 신호와 상기 스톱 신호 사이를, 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호를 이용하여 카운팅하여 제 1 스타트-스톱값을 산출하는 제 1 스타트-스톱값 생성부;를 더 포함한다. 구체적으로 상기 제 1 스타트-스톱값은, 상기 스타트 신호가 입력된 이후의 제 1 에지로부터 상기 스톱 신호가 입력되기 이전의 제 2 에지까지의 시간이다. 아울러, 상기 제 1 에지는, 상기 스타트 신호가 입력된 이후 처음으로 출력되는 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;이다. 또한, 상기 제 2 에지는, 상기 스톱 신호가 입력되기 직전에 출력되는 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;이다.In addition, the digital conversion device calculates a first start-stop value by counting between the start signal and the stop signal using the first clock signal or an inverted signal of the first clock signal. It further includes a stop value generator. Specifically, the first start-stop value is the time from the first edge after the start signal is input to the second edge before the stop signal is input. In addition, the first edge is a rising edge or falling edge of the first clock signal output for the first time after the start signal is input; Or, the rising edge or falling edge of the inverted signal of the first clock signal. Additionally, the second edge may be a rising edge or a falling edge of the first clock signal output immediately before the stop signal is input; Or, the rising edge or falling edge of the inverted signal of the first clock signal.
아울러, 상기 디지털 변환 장치는, 상기 스타트 신호가 입력된 이후로부터 상기 제 1 에지 이전까지의 제 2-1 시간값 및 상기 제 2 에지로부터 상기 스톱 신호까지의 제 2-2 시간값을 산출하고, 상기 제 2-1 시간값 및 상기 제 2-2 시간값을 합산한 제 2 스타트-스톱값을 산출하는 제 2 스타트-스톱값 생성부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the digital conversion device calculates a 2-1 time value from when the start signal is input to before the first edge and a 2-2 time value from the second edge to the stop signal, It may further include a second start-stop value generator that calculates a second start-stop value by adding the 2-1 time value and the 2-2 time value.
구체적으로, 상기 제 2 스타트-스톱값 생성부는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 포함하되, S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 상기 스타트 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 S개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 상기 제 2-1 시간값을 산출하는 제 2-1 시간값 산출기; 및 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 포함하되, S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 상기 스톱 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 S개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 2-2 예비 시간값을 산출하는 제 2-2 예비 시간값 산출기; 및 상기 제 1 시간값으로부터 상기 제 2-2 예비 시간값을 감산하여, 상기 제 2-2 시간값을 산출하는 제 2-2 시간값 산출기;를 포함하되, 상기 S는 5 이상의 자연수인 것이 바람직하다.Specifically, the second start-stop value generator includes S delay cells connected in series in a chain structure and outputting the input data signal by delaying each delay time, and the frontmost delay among the S delay cells is After the start signal is activated with the data signal of the cell, the first clock signal or the a 2-1 time value calculator that calculates the 2-1 time value using the number of cells to which the inverted signal of the first clock signal is transmitted; and S delay cells connected in series in a chain structure and outputting the input data signal by delaying it respectively by the delay time, after the stop signal is activated with the data signal of the frontmost delay cell among the S delay cells. , of the cell to which the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal is transmitted among the S delay cells at one of the rising edge or falling edge of the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal. a 2-2 preliminary time value calculator that calculates a 2-2 preliminary time value using the number; and a 2-2 time value calculator that calculates the 2-2 time value by subtracting the 2-2 preliminary time value from the first time value, wherein S is a natural number of 5 or more. desirable.
아울러, 상기 디지털 변환 장치는, 상기 제 2 스타트-스톱값과 상기 제 1 시간값에 대한 비율을 이용하여 제 2 스타트-스톱 정규화값을 산출하는, 정규화부;를 더 포함하되,상기 시간 차이 생성부는, 상기 제 1 스타트-스톱값 및 상기 제 2 스타트-스톱 정규화값을 입력받아, 상기 제 1 시간 차이 신호를 생성한다.In addition, the digital conversion device further includes a normalization unit that calculates a second start-stop normalization value using a ratio of the second start-stop value and the first time value, but generates the time difference. The unit receives the first start-stop value and the second start-stop normalization value and generates the first time difference signal.
또한, 상기 클럭 신호 생성부는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 포함하고, 상기 오실레이터 신호를 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받는 제 1 지연기; 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 포함하고, 상기 오실레이터 신호를 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받는 제 2 지연기; 상기 제 1 지연기의 출력을 데이터 신호로 입력받고, 상기 제 2 지연기의 출력을 클럭 신호로 입력받는 제 1 플립 플롭; 및 상기 오실레이터 신호를 클럭 신호로 입력받고, 상기 제 1 플립 플롭의 출력을 데이터 신호로 입력받아 카운팅하는 제 1 카운터;를 포함하여 구성된다. 구체적으로, 상기 제 1 카운터의 출력이 상기 제 2 지연기의 제어 신호로 입력되고, 상기 제 2 지연기의 제어 신호에 의해 상기 제 2 지연기에 포함된 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간이 설정된다. 여기서 상기 P는 3 이상의 자연수인 것이 바람직하다.In addition, the clock signal generator includes P delay cells connected in series in a chain structure to each delay the input data signal by the delay time and output the oscillator signal to the frontmost delay cell among the P delay cells. a first delay receiving this data signal; A second cell comprising P delay cells connected in series in a chain structure to output an input data signal after delaying each delay time, wherein the frontmost delay cell of the P delay cells receives the oscillator signal as a data signal. delay period; a first flip-flop that receives the output of the first delayer as a data signal and the output of the second delayer as a clock signal; and a first counter that receives the oscillator signal as a clock signal and counts the output of the first flip-flop as a data signal. Specifically, the output of the first counter is input as a control signal of the second delayer, and the delay time of each of the P delay cells included in the second delayer is set by the control signal of the second delayer. . Here, P is preferably a natural number of 3 or more.
또한, 상기 제 1 지연기에 포함된 상기 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간은,제 1-1 지연 시간 및 제 1-2 지연 시간을 합산한 값을 포함한다. 아울러, 상기 P개의 지연 셀 각각의 상기 제 1-1 지연 시간은, 모두 동일한 값을 갖는다. 또한, 상기 P개의 지연 셀 각각의 상기 제 1-2 지연 시간은, '0' 또는 상기 P개의 지연 셀 각각의 고유값을 갖도록 상기 제 1 지연기로 입력되는 제어 신호에 의해 설정될 수 있다.Additionally, the delay time of each of the P delay cells included in the first delay unit includes the sum of the 1-1 delay time and the 1-2 delay time. In addition, the 1-1 delay times of each of the P delay cells all have the same value. Additionally, the 1-2 delay time of each of the P delay cells may be set by a control signal input to the first delay to have a unique value of '0' or each of the P delay cells.
바람직하게는, 상기 P개의 지연 셀 각각의 고유값은, 해당 지연 셀의 위치가 체인 구조의 후단으로 갈수록 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the unique value of each of the P delay cells gradually increases as the position of the corresponding delay cell moves toward the rear end of the chain structure.
또한, 상기 클럭 신호 생성부는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 포함하고, 상기 제 1 플립 플롭의 출력을 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받는 제 3 지연기; 및 상기 제 1 플립 플롭의 출력과 상기 제 3 지연기의 출력을 이용하여, 제 1-1 클럭 신호를 생성하는 제 1-1 클럭 신호 생성기;를 더 포함하고, 상기 제 1 카운터의 출력을 N으로 나눈 신호에 의해, 상기 제 3 지연기에 포함된 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간이 설정될 수 있다. 여기서, 상기 N은 2 이상의 자연수인 것이 바람직하다.In addition, the clock signal generator includes P delay cells connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time and outputting the output, and the output of the first flip-flop is output at the most delay cells among the P delay cells. A third delay device in which the front-stage delay cell receives a data signal; And a 1-1 clock signal generator that generates a 1-1 clock signal using the output of the first flip-flop and the output of the third delay, and the output of the first counter is N The delay time of each of the P delay cells included in the third delayer can be set by the signal divided by . Here, N is preferably a natural number of 2 or more.
적어도 하나의 센서로부터 입력된 스타트 신호와 스톱 신호 사이의 시간 차이를 디지털 값으로 변환하는 디지털 변환 방법은, 입력된 오실레이터 신호의 주파수를 체배하여 제 1 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 생성 단계; 상기 스타트 신호 및 상기 스톱 신호를 입력받아, 상기 스타트 신호와 상기 스톱 신호 사이의 시간 차이인 제 1 시간 차이 신호를 생성하는 시간 차이 생성 단계; 제 1 오실레이터의 출력 및 상기 제 1 클럭 신호를 입력받아, 상기 제 1 오실레이터의 출력과 상기 제 1 클럭 신호 사이의 오차에 따른, 상기 제 1 시간 차이 신호의 오차를 보정하기 위한 보정 신호를 생성하는 보정 신호 생성 단계; 및 상기 보정 신호 및 상기 제 1 시간 차이 신호를 입력받아, 상기 제 1 시간 차이 신호를 보정한 제 2 시간 차이 신호를 생성하는, 보정 시간 차이 생성 단계;를 포함한다.A digital conversion method for converting the time difference between a start signal and a stop signal input from at least one sensor into a digital value includes a clock signal generation step of generating a first clock signal by multiplying the frequency of an input oscillator signal; A time difference generating step of receiving the start signal and the stop signal and generating a first time difference signal that is a time difference between the start signal and the stop signal; Receives the output of the first oscillator and the first clock signal, and generates a correction signal to correct the error of the first time difference signal according to the error between the output of the first oscillator and the first clock signal. A correction signal generation step; and a correction time difference generating step of receiving the correction signal and the first time difference signal and generating a second time difference signal by correcting the first time difference signal.
구체적으로, 상기 보정 신호는, 상기 보정 신호의 제 1 부분인 제 1 보정 신호와 상기 보정 신호의 제 2 부분인 제 2 보정 신호를 포함하되, 상기 보정 시간 차이 생성 단계는, 상기 제 1 시간 차이 신호에 상기 제 1 보정 신호를 곱한 값;과 상기 제 1 시간 차이 신호에 상기 제 2 보정 신호를 더한 값;을 합산하여, 상기 제 2 시간 차이 신호를 생성하는 것이 바람직하다.Specifically, the correction signal includes a first correction signal that is a first portion of the correction signal and a second correction signal that is a second portion of the correction signal, and the step of generating the correction time difference includes: It is preferable to generate the second time difference signal by adding a value obtained by multiplying the signal by the first correction signal and a value obtained by adding the second correction signal to the first time difference signal.
아울러, 상기 보정 신호 생성 단계는, 상기 제 1 오실레이터의 출력을 분주하는 제 5 분주 단계; 상기 제 1 클럭 신호를 클럭 신호로 입력받아, 상기 제 5 분주 단계의 출력을 카운팅한 제 2 카운팅값을 출력하는 제 2 카운팅 단계; 및 미리 설정된 제 2 값과 상기 제 2 카운팅값의 비율을 이용하여 상기 보정 신호를 산출하는 보정 신호 산출 단계;를 포함한다.In addition, the correction signal generating step includes a fifth dividing step of dividing the output of the first oscillator; a second counting step of receiving the first clock signal as a clock signal and outputting a second counting value obtained by counting the output of the fifth dividing step; and a correction signal calculation step of calculating the correction signal using a ratio between a preset second value and the second counting value.
또한, 상기 디지털 변환 방법은, 상기 제 1 클럭 신호 및 상기 제 1 클럭 신호를 반전한 신호를 이용하여, 상기 제 1 클럭 신호의 주기 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반주기의 시간값에 대응하는 값인 제 1 시간값을 산출하는, 기준 시간값 산출 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the digital conversion method uses the first clock signal and a signal obtained by inverting the first clock signal to generate a first clock signal, which is a value corresponding to the time value of the period of the first clock signal or the half-cycle of the first clock signal. It is preferable to further include a reference time value calculation step of calculating a 1 time value.
구체적으로, 상기 기준 시간값 산출 단계는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀을 이용하되, L개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호인 상기 제 1 클럭 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 L개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-1 시간값을 산출하는 제 1-1 시간값 산출 단계; 또는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀을 이용하되, L개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호인 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서, L개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-2 시간값을 산출하는 제 1-2 시간값 산출 단계; 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 L은 5 이상의 자연수인 것을 특징으로 한다. 아울러, 상기 기준 시간값 산출 단계는, 상기 제 1-1 시간값 및 상기 제 1-2 시간값을 이용하여, 상기 제 1 시간값을 산출하는 제 1 시간값 산출 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.Specifically, the reference time value calculation step uses L delay cells that are connected in series in a chain structure and each delay the input data signal by the delay time and output it. Among the L delay cells, the frontmost delay cell is used. After the first clock signal, which is a data signal, is activated, the number of cells to which the first clock signal is transmitted among L delay cells is used at one of the rising edge or the falling edge of the inverted signal of the first clock signal. Thus, a 1-1 time value calculation step of calculating a 1-1 time value; Alternatively, L delay cells connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time, are used, and the first clock signal, which is the data signal of the frontmost delay cell among the L delay cells, is used. After the inversion signal is activated, at one point of the rising edge or the falling edge of the first clock signal, using the number of cells in which the inversion signal of the first clock signal is transmitted among the L delay cells, 1- A 1-2 time value calculation step of calculating 2 time values; It includes at least one of the following, wherein L is a natural number of 5 or more. In addition, the reference time value calculating step preferably further includes a first time value calculating step of calculating the first time value using the 1-1 time value and the 1-2 time value. do.
또한, 상기 디지털 변환 방법은, 상기 스타트 신호와 상기 스톱 신호 사이를, 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호를 이용하여 카운팅하여 제 1 스타트-스톱값을 산출하는 제 1 스타트-스톱값 생성 단계;를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 에지는, 상기 스타트 신호가 입력된 이후 처음으로 출력되는 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;이다. 아울러, 상기 제 2 에지는, 상기 스톱 신호가 입력되기 직전에 출력되는 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;이다. In addition, the digital conversion method calculates a first start-stop value by counting between the start signal and the stop signal using the first clock signal or an inverted signal of the first clock signal. A stop value generation step may be further included. Here, the first edge is a rising edge or falling edge of the first clock signal output for the first time after the start signal is input; Or, the rising edge or falling edge of the inverted signal of the first clock signal. In addition, the second edge may be a rising edge or a falling edge of the first clock signal output immediately before the stop signal is input; Or, the rising edge or falling edge of the inverted signal of the first clock signal.
또한, 상기 디지털 변환 방법은, 상기 스타트 신호가 입력된 이후로부터 상기 제 1 에지 이전까지의 제 2-1 시간값 및 상기 제 2 에지로부터 상기 스톱 신호까지의 제 2-2 시간값을 산출하고, 상기 제 2-1 시간값 및 상기 제 2-2 시간값을 합산한 제 2 스타트-스톱값을 산출하는 제 2 스타트-스톱값 생성 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the digital conversion method calculates a 2-1 time value from when the start signal is input to before the first edge and a 2-2 time value from the second edge to the stop signal, It is preferable to further include a second start-stop value generating step of calculating a second start-stop value by adding the 2-1 time value and the 2-2 time value.
구체적으로, 상기 제 2 스타트-스톱값 생성 단계는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 이용하되, S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 상기 스타트 신호가 활성화된 후 상기 제 1 에지까지 S개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 상기 제 2-1 시간값을 산출하는 제 2-1 시간값 산출 단계; 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 이용하되, S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 상기 스톱 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 S개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 2-2 예비 시간값을 산출하는 제 2-2 예비 시간값 산출 단계; 및 상기 제 1 시간값으로부터 상기 제 2-2 예비 시간값을 감산하여, 상기 제 2-2 시간값을 산출하는 제 2-2 시간값 산출 단계;를 포함하되, 상기 S는 5 이상의 자연수이다.Specifically, the second start-stop value generation step uses S delay cells that are connected in series in a chain structure and each delay the input data signal by the delay time and output it. Among the S delay cells, the frontmost cell is used. After the start signal is activated with the data signal of the delay cell, using the number of cells to which the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal is transmitted among the S delay cells up to the first edge, the second A 2-1 time value calculation step of calculating a -1 time value; S delay cells are connected in series in a chain structure and each outputs an input data signal delayed by the delay time. After the stop signal is activated with the data signal of the frontmost delay cell among the S delay cells, The number of cells to which the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal is transmitted among S delay cells at one of the rising edge or falling edge of the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal A 2-2 preliminary time value calculating step of calculating a 2-2 preliminary time value using; and a 2-2 time value calculation step of calculating the 2-2 time value by subtracting the 2-2 preliminary time value from the first time value, wherein S is a natural number of 5 or more.
아울러, 상기 디지털 변환 방법은, 상기 제 2 스타트-스톱값과 상기 제 1 시간값에 대한 비율을 이용하여 제 2 스타트-스톱 정규화값을 산출하는, 정규화 단계;를 더 포함하되, 상기 시간 차이 생성 단계는, 상기 제 1 스타트-스톱값 및 상기 제 2 스타트-스톱 정규화값을 입력받아, 상기 제 1 시간 차이 신호를 생성한다.In addition, the digital conversion method further includes a normalization step of calculating a second start-stop normalization value using a ratio of the second start-stop value and the first time value, but generating the time difference In the step, the first start-stop value and the second start-stop normalization value are input and the first time difference signal is generated.
구체적으로, 상기 클럭 신호 생성 단계는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 이용하되, 상기 오실레이터 신호를 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받아 지연하는 제 1 지연 단계; 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 이용하되, 상기 오실레이터 신호를 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받아 지연하는 제 2 지연 단계; 제 1 플립 플롭을 이용하되, 상기 제 1 플립 플롭의 데이터 신호로 상기 제 1 지연 단계의 출력을 입력받고, 상기 제 1 플립 플롭의 클럭 신호로 제 2 지연 단계의 출력을 입력받아, 출력하는 플립 플롭 단계; 상기 오실레이터 신호를 클럭 신호로 입력받고, 상기 제 1 플립 플롭의 출력을 데이터 신호로 입력받아 카운팅하는 제 1 카운팅 단계; 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 이용하고, 상기 제 1 플립 플롭의 출력을 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받아 지연하는 제 3 지연 단계; 및 상기 제 1 플립 플롭의 출력과 상기 제 3 지연 단계의 출력을 이용하여, 제 1-1 클럭 신호를 생성하는 제 1-1 클럭 신호 생성 단계;를 포함한다. 아울러, 상기 제 1 카운팅 단계의 출력이 상기 제 2 지연 단계의 제어 신호로 입력되고, 상기 제 2 지연 단계의 제어 신호에 의해, 상기 제 2 지연 단계에 이용되는 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간이 설정되고,상기 P는 3 이상의 자연수이다. 또한, 상기 제 1 지연 단계에 이용되는 상기 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간은,제 1-1 지연 시간 및 제 1-2 지연 시간을 합산한 값을 포함한다. Specifically, the clock signal generation step uses P delay cells that are connected in series in a chain structure and each delay the input data signal by the delay time and output it, and send the oscillator signal to the frontmost of the P delay cells. A first delay step in which a delay cell receives a data signal and delays it; P delay cells are connected in series in a chain structure, each delaying and outputting the input data signal by the delay time, and the frontmost delay cell among the P delay cells receives the oscillator signal as a data signal and delays it. a second delay stage; A flip that uses a first flip-flop, receives the output of the first delay stage as a data signal of the first flip-flop, and receives and outputs the output of the second delay stage as a clock signal of the first flip-flop. flop stage; A first counting step of receiving the oscillator signal as a clock signal and counting the output of the first flip-flop as a data signal; P delay cells are connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time to output it, and the output of the first flip-flop is converted into a data signal by the frontmost delay cell among the P delay cells. a third delay stage that receives input and delays it; and a 1-1 clock signal generation step of generating a 1-1 clock signal using the output of the first flip-flop and the output of the third delay step. In addition, the output of the first counting step is input as a control signal of the second delay step, and the delay time of each of the P delay cells used in the second delay step is determined by the control signal of the second delay step. is set, and P is a natural number of 3 or more. In addition, the delay time of each of the P delay cells used in the first delay step includes the sum of the 1-1 delay time and the 1-2 delay time.
바람직하게는, 상기 P개의 지연 셀 각각의 상기 제 1-1 지연 시간은, 모두 동일한 값을 갖고, 상기 제 1 지연 단계에서는 상기 제 1 지연 단계의 제어 신호를 입력받고, 상기 제 1 지연 단계의 제어 신호에 의해 상기 P개의 지연 셀 각각의 상기 제 1-2 지연 시간을, '0' 또는 상기 P개의 지연 셀 각각의 고유값을 갖도록 설정할 수 있다.Preferably, the 1-1 delay times of each of the P delay cells all have the same value, and in the first delay step, the control signal of the first delay step is input, and the The 1-2 delay time of each of the P delay cells may be set to '0' or a unique value for each of the P delay cells by a control signal.
또한, 상기 P개의 지연 셀 각각의 고유값은, 해당 지연 셀의 위치가 체인 구조의 후단으로 갈수록 점진적으로 증가하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the unique value of each of the P delay cells gradually increases as the position of the corresponding delay cell moves toward the rear end of the chain structure.
아울러, 상기 제 3 지연 단계에서는, 상기 제 1 카운팅 단계의 출력을 N으로 나눈 신호를 상기 제 3 지연 단계의 제어 신호로 입력받고, 상기 제 3 지연 단계의 제어 신호에 의해 상기 제 3 지연 단계에 포함된 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간이 설정되고, 상기 N은 2 이상의 자연수인 것을 특징으로 한다.In addition, in the third delay step, a signal obtained by dividing the output of the first counting step by N is input as a control signal of the third delay step, and is input to the third delay step by the control signal of the third delay step. The delay time of each of the P delay cells included is set, and N is a natural number of 2 or more.
센서 신호의 디지털 변환 장치 및 그 변환 방법에 따르면, 반도체 칩으로 집적 시 제조 공정, 사용 온도 및 전압 등에 대해서도 강인하게 대응할 수 있고, 고분해능으로 스타트 신호와 스톱 신호 사이의 시간 차이를 출력할 수 있다.According to a digital conversion device for a sensor signal and its conversion method, when integrated into a semiconductor chip, it can robustly respond to manufacturing processes, operating temperature and voltage, etc., and output the time difference between a start signal and a stop signal with high resolution.
도 1은 일실시예에 따른 센서 신호의 디지털 변환 장치의 구성도.
도 2는 클럭 신호 생성부의 구성도.
도 3은 일실시예에 따른 제 1 지연기의 구성도.
도 4는 일실시예에 따른 보정 신호 생성부의 구성도.
도 5는 일실시예에 따른 기준 시간값 산출부의 구성도.
도 6은 일실시예에 따른 제 1-1 시간값 산출기의 구성도.
도 7은 일실시예에 따른 제 1 스타트-스톱값 생성부의 구성도.
도 8은 일실시예에 따른 제 2 스타트-스톱값 생성부의 구성도.
도 9는 제 1 스타트-스톱값 생성부와 제 2 스타트-스톱값 생성부의 출력 타이밍도.1 is a configuration diagram of a sensor signal digital conversion device according to an embodiment.
Figure 2 is a configuration diagram of a clock signal generator.
Figure 3 is a configuration diagram of a first delay device according to an embodiment.
Figure 4 is a configuration diagram of a correction signal generator according to an embodiment.
Figure 5 is a configuration diagram of a reference time value calculation unit according to an embodiment.
Figure 6 is a configuration diagram of a 1-1 time value calculator according to an embodiment.
Figure 7 is a configuration diagram of a first start-stop value generator according to an embodiment.
Figure 8 is a configuration diagram of a second start-stop value generator according to an embodiment.
9 is an output timing diagram of the first start-stop value generator and the second start-stop value generator.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 센서 신호의 디지털 변환 장치 및 그 변환 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a sensor signal digital conversion device and a conversion method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.Of course, the following examples of the present invention are only intended to embody the present invention and do not limit or limit the scope of the present invention. Anything that can be easily inferred by an expert in the technical field to which the present invention belongs from the detailed description and examples of the present invention will be interpreted as falling within the scope of the rights of the present invention.
먼저, 도 1은 일실시예에 따른 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)의 구성도를 나타낸다.First, Figure 1 shows a configuration diagram of a sensor signal
센서 신호의 디지털 변환 장치(100)는, 적어도 하나의 센서로부터 입력된 2개의 입력 신호인 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop)) 사이의 시간 차이를 측정하는 장치이다. 즉, 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)는, 적어도 하나의 센서로부터 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop))를 입력받아, 그 시간 차이를 디지털 신호로서 변환하는 장치이다.The sensor signal
일실시예에 따른 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)의 각 구성은, 회로, 프로세서, 그리고 회로 및 프로세서의 조합 중 하나에 의해 구현될 수 있다. 아울러, 일실시예에 따른 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)는 하나의 반도체 칩의 형태로 구현될 수 있다.Each component of the sensor signal
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 일실시예에 따른 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)는, 클럭 신호 생성부(10), 보정 신호 생성부(20), 기준 시간값 산출부(30), 제 1 스타트-스톱값 생성부(40), 제 2 스타트-스톱값 생성부(50), 정규화부(60), 시간 차이 생성부(70) 및 보정 시간 차이 생성부(80)를 포함하여 구성된다.As can be seen from FIG. 1, the sensor signal
도 2는 클럭 신호 생성부(10)의 구성도를 나타낸다.Figure 2 shows a configuration diagram of the
클럭 신호 생성부(10)는 입력된 오실레이터 신호의 주파수를 체배하여 제 1 클럭 신호를 생성하는 역할을 한다.The
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 클럭 신호 생성부(10)는 먹스(M)를 통해, 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1)) 및 제 2 오실레이터의 출력(Sig(OSC2)) 중 하나를 오실레이터 신호로서 입력받는다.As can be seen from FIG. 2, the
제 1 오실레이터는 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)가 집적된 반도체 외부의 크리스탈 오실레이터를 예로 들 수 있고, 제 2 오실레이터는 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)와 동일한 반도체 칩 내부에 구현된 링 오실레이터를 예로 들 수 있다. 즉, 제 1 오실레이터는 반도체 칩의 제조 공정에 의한 영향을 받지 않지만, 제 2 오실레이터는 반도체 칩의 제조 공정에 따른 영향을 받는다.The first oscillator may be a crystal oscillator outside the semiconductor in which the sensor signal
구체적으로, 클럭 신호 생성부(10)는, 제 1 내지 제 6 지연기(11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f), 제 1 플립 플롭(12), 제 1 카운터(13), 제 1-1 내지 제 1-4 클럭 신호 생성기(14a, 14b, 14c, 14d) 및 제 1 내지 제 4 분주기(15a, 15b, 15c, 15d)를 포함하여 구성된다.Specifically, the
도 3은 일실시예에 따른 제 1 지연기(11a)의 구성도를 나타낸다. Figure 3 shows a configuration diagram of the
제 1 지연기(11a)는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)을 포함한다. 아울러 먹스(M)로부터 출력된, 오실레이터 신호인 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1)) 및 제 2 오실레이터의 출력(Sig(OSC2)) 중 하나를 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 중 가장 앞단의 지연 셀(D11_1)이 데이터 신호로 입력받는다. 여기서, P는 3 이상의 자연수이다.The
제 1 지연기(11a)에 포함된 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 지연 시간은, 제 1-1 지연 시간 및 제 1-2 지연 시간을 합산한 값을 포함한다. 즉, P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 제 1-1 지연 시간은, 모두 동일한 값을 갖는다. 예를 들면, 제 1-1 지연 시간은, 하나의 게이트에 의한 지연 시간을 예로 들 수 있다.The delay time of each of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) included in the
아울러, P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 제 1-2 지연 시간은, '0' 또는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 고유값을 갖도록 제 1 지연기(11a)로 입력되는 제어 신호(Sig(I))에 의해 설정될 수 있다. P는, 3 이상의 자연수이다. In addition, the 1st-2nd delay time of each of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) is set to '0' or the first delay time to have a unique value for each of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P). It can be set by the control signal (Sig(I)) input to the delayer (11a). P is a natural number of 3 or more.
예를 들면, P가 3이고, 제 1 지연기(11a)로 입력되는 제어 신호(Sig(I))가 '101'이면 첫번째 지연 셀(D11_1)과 세번째 지연셀의 제 1-2 지연 시간은 고유값을 갖고, 두번째 지연 셀(D11_2)의 제 1-2 지연 시간은 '0'이 된다.For example, if P is 3 and the control signal (Sig(I)) input to the first delay cell (11a) is '101', the 1-2 delay times of the first delay cell (D11_1) and the third delay cell are It has a unique value, and the 1-2 delay time of the second delay cell (D11_2) is '0'.
P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 고유값은, 해당 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)의 위치가 체인 구조의 후단으로 갈수록 점진적으로 증가한다. 예를 들면 P가 3인 경우, 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)의 순서에 따라 고유값은, 50ps, 100ps, 200ps과 같이, 이전 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)의 2배의 지연 시간을 가지도록 설계될 수 있다. 아울러, P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 고유값은, 제 1-1 지연 시간에 비해 상당히 큰 것이 바람직하다. 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)의 순서에 따라 고유값이,이전 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)의 2배의 지연 시간을 가지도록 설계하는 것에 의해, 각 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)의 위치가 일종의 이진수의 자리값에 대응하게 된다. 이러한 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)의 특징에 따라 제 2 지연기(11b)의 출력이 제 1 지연기(11a)의 출력을 반전한 값을 가질 수 있도록 설정이 가능한 것이다. The eigenvalue of each of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) gradually increases as the position of the corresponding delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) moves toward the rear end of the chain structure. For example, when P is 3, depending on the order of delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P), the eigenvalue is 2 of the previous delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P), such as 50ps, 100ps, 200ps It can be designed to have a delay time of two times. In addition, it is preferable that the eigenvalue of each of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) is significantly larger than the 1-1 delay time. By designing the eigenvalues in the order of the delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) to have a delay time twice that of the previous delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P), each delay cell (D11_1) , D11_2, …, D11_P) correspond to a kind of binary place value. Depending on the characteristics of these delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P), it is possible to set the output of the second delayer (11b) to have an inverted value of the output of the first delayer (11a).
아울러, P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 모두가 고유값을 갖도록 제 1 지연기(11a)로 입력되는 제어 신호(Sig(I))에 의해 설정된 경우, P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 전체의 고유값의 합은 제 1 지연기(11a) 출력의 반주기 보다 작고, 제 1-1 클럭 신호 생성기(14a)의 출력의 반주기 보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 고유값의 설정에 의해 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)가 반도체 칩에 집적되어 구현될 경우, 해당 반도체 제조 공정의 온도, 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)의 사용 온도 및 전압에 강인하게 대응할 수 있다.In addition, when all of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) are set by the control signal (Sig(I)) input to the first delayer (11a) to have unique values, the P delay cells (D11_1) , D11_2, ..., D11_P) It is preferable that the sum of all eigenvalues is smaller than the half cycle of the output of the
참고로, 제 2 지연기(11b) 내지 제 6 지연기(11f)에 포함된 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)의 특징은, 제 1 지연기(11a)의 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)과 동일하다. 즉, 제 1 지연기(11a) 내지 제 6 지연기(11f)는 동일한 구성을 갖는다.For reference, the characteristics of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) included in the second delay (11b) to the sixth delay (11f) are the P delay cells of the first delay (11a). Same as (D11_1, D11_2, …, D11_P). That is, the
구체적으로 제 2 지연기(11b)는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)을 포함하고, 오실레이터 신호를 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 중 가장 앞단의 지연 셀(D11_1)이 데이터 신호로 입력받는다. Specifically, the
제 1 플립 플롭(12)은, 제 1 지연기(11a)의 출력을 데이터 신호로 입력받고, 제 2 지연기11b)의 출력을 클럭 신호로 입력받는다. The first flip-
제 1 카운터(13)는, 오실레이터 신호를 클럭 신호로 입력받고, 제 1 플립 플롭(12)의 출력을 데이터 신호로 입력받아 카운팅한다. 아울러, 제 1 카운터(13)의 출력이 제 2 지연기(11b)의 제어 신호로 입력되고, 제 2 지연기(11b)의 제어 신호에 의해 제 2 지연기(11b)에 포함된 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 지연 시간이 설정된다. 참고로, 제 1 카운터(13)의 피드백 효과에 의해, 제 2 지연기(11b)는 제 1 지연기(11a)의 출력을 반전하여 출력하게 된다.The first counter 13 receives the oscillator signal as a clock signal and counts the output of the first flip-
제 3 지연기(11c)는 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)을 포함한다. 또한, 제 3 지연기(11c)는, 제 1 분주기(15a)에 의해 제 1 카운터(13)의 출력을 N으로 나눈 신호를 제어 신호로 입력받고, 제 3 지연기(11c)의 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 중 가장 앞단의 지연 셀(D11_1)이 데이터 신호로 제 1 플립 플롭(12)의 출력을 입력받는다. 아울러, 제 3 지연기(11c)의 제어 신호에 의해, 제 3 지연기(11c)에 포함된 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 지연 시간이 설정된다. 또한, N은 2 이상의 자연수이다. 다만, N은 2인 것이 바람직하다. The
제 1-1 클럭 신호 생성기(14a)는, 제 1 플립 플롭(12)의 출력과 제 3 지연기(11c)의 출력을 이용하여, 제 1-1 클럭 신호를 생성한다. 제 1-1 내지 제 1-4 클럭 신호 생성기(14a, 14b, 14c, 14d)는, 2개의 입력의 배타적 논리합을 산출하여 출력한다. 이에 따라, N이 2인 경우 제 1-1 클럭 신호는, 제 1 지연기(11a)의 출력 주파수보다 2배 빠르고, 제 1 지연기(11a)의 출력의 1/4 주기 만큼 시프트한 신호로서 출력된다.The 1-1
이러한 과정을 거쳐서, 제 1-4 클럭 신호 생성기(14d)는, 제 1 플립 플롭(12)의 출력을 25배한 주파수의 제 1-4 클럭 신호를 출력하게 된다. 아울러, 제 1-4 클럭 신호가 다른 블록에서 제 1 클럭 신호로서 사용되게 된다.Through this process, the 1-4th
제 4 지연기(11d) 내지 제 6 지연기(11f)도, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)을 포함한다. 다만, 제 4 지연기(11d)는 그 제어 신호로 제 2 분주기(15b)에 의해 제 1 분주기(15a)의 출력을 N으로 나눈 신호를 입력받고, 그 데이터 신호로 제 1-1 클럭 신호 생성기(14a)의 출력을 입력받는다. 아울러, 제 5 지연기(11e)는 그 제어 신호로 제 3 분주기(15c)에 의해 제 2 분주기(15b)의 출력을 N으로 나눈 신호를 입력받고, 그 데이터 신호로 제 1-2 클럭 신호 생성기(14b)의 출력을 입력받는다. 또한, 제 6 지연기(11f)는 그 제어 신호로 제 4 분주기(15d)에 의해 제 3 분주기(15c)의 출력을 N으로 나눈 신호를 입력받고, 그 데이터 신호로 제 1-3 클럭 신호 생성기(14c)의 출력을 입력받는다. The
도 4는 일실시예에 따른 보정 신호 생성부(20)의 구성도를 나타낸다.Figure 4 shows a configuration diagram of the
보정 신호 생성부(20)는, 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1)) 및 제 1 클럭 신호를 입력받아, 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1))과 제 1 클럭 신호 사이의 오차에 따른, 제 1 시간 차이 신호의 오차를 보정하기 위한 보정 신호를 생성한다. The
보정 신호 생성부(20)는, 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1))을 분주하는 제 5 분주기(21); 제 1 클럭 신호를 클럭 신호로 입력받아, 제 5 분주기(21)의 출력을 카운팅한 제 2 카운팅값을 출력하는 제 2 카운터(22); 및 미리 설정된 제 2 값(V(2))과 제 2 카운팅값의 비율을 이용하여 보정 신호를 산출하는, 보정 신호 산출기(23);를 포함한다.The
구체적으로, 보정 신호는, 제 1 부분인 제 1 보정 신호(C1)와 제 2 부분인 제 2 보정 신호(C2)를 포함한다. 즉, 제 1 부분은 보정 신호의 실수 부분이고, 제 2 부분은 보정 신호의 정수 부분이다.Specifically, the correction signal includes a first correction signal (C1), which is a first part, and a second correction signal (C2), which is a second part. That is, the first part is the real part of the correction signal, and the second part is the integer part of the correction signal.
만약 제 1 클럭 신호가 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1))으로부터 생성된 신호라면, 미리 설정된 제 2 값(V(2))과 제 2 카운팅값의 비율이 '1'이 되어, 제 1 부분은 '0'이고 제 2 부분은 '1'이 된다.If the first clock signal is a signal generated from the output (Sig(OSC1)) of the first oscillator, the ratio of the preset second value (V(2)) and the second counting value is '1', and the first part becomes '0' and the second part becomes '1'.
만약 제 1 클럭 신호가 제 2 오실레이터의 출력(Sig(OSC2))으로부터 생성된 신호라면, 제 2 오실레이터는 반도체 칩 내부에 집적되므로, 공정 등의 영향을 받는다. 그런데, 기준 오실레이터에 해당하는 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1))을 이용하여 제 2 오실레이터의 출력(Sig(OSC2))의 오차를 보정하기 위한 보정 신호를 생성하여, 이를 보정에 사용하는 것이다.If the first clock signal is a signal generated from the output (Sig(OSC2)) of the second oscillator, since the second oscillator is integrated inside the semiconductor chip, it is affected by processes, etc. However, the output (Sig(OSC1)) of the first oscillator corresponding to the reference oscillator is used to generate a correction signal to correct the error of the output (Sig(OSC2)) of the second oscillator, and this is used for correction. .
만약 제 2 오실레이터의 출력(Sig(OSC2)) 주파수가 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1)) 주파수보다 느리면, 미리 설정된 제 2 값(V(2))과 제 2 카운팅값의 비율이 '1' 보다 큰 값이 될 것이다. 예를 들면 보정 신호는 '1.05'가 되어, 제 1 부분은 '0.05'가 되고, 제 2 부분은 '1'이 된다.If the output (Sig(OSC2)) frequency of the second oscillator is slower than the output (Sig(OSC1)) frequency of the first oscillator, the ratio of the preset second value (V(2)) and the second counting value is '1. ' It will be a larger value. For example, the correction signal becomes '1.05', the first part becomes '0.05', and the second part becomes '1'.
도 5는 일실시예에 따른 기준 시간값 산출부(30)의 구성도를 나타낸다.Figure 5 shows a configuration diagram of the reference time
기준 시간값 산출부(30)는, 제 1 클럭 신호 및 제 1 클럭 신호를 반전한 신호를 이용하여, 제 1 클럭 신호의 주기 또는 제 1 클럭 신호의 반주기의 시간값에 대응하는 값인 제 1 시간값(Sig(Tref1))을 산출한다.The reference time
기준 시간값 산출부(30)는, 제 1-1 시간값 산출기(31), 제 1-2 시간값 산출기(32) 및 제 1 시간값 산출기(33)를 포함한다.The reference
도 6은 일실시예에 따른 제 1-1 시간값 산출기(31)의 구성도를 나타낸다.Figure 6 shows a configuration diagram of the 1-1
제 1-1 시간값 산출기(31)는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀(D31_1, D31_2, …, D31_L)을 포함한다. 아울러, L개의 지연 셀(D31_1, D31_2, …, D31_L)의 지연 시간은 모두 동일한 것이 바람직하다. L은 5 이상의 자연수이다.The 1-1
또한, 제 1-1 시간값 산출기(31)는, L개의 지연 셀(D31_1, D31_2, …, D31_L) 중 가장 앞단의 지연 셀(D31_1)의 데이터 신호인 제 1 클럭 신호가 활성화된 후, 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지(Riging Edge) 또는 폴링 에지(Falling Edge) 중 하나의 지점에서 L개의 지연 셀(D31_1, D31_2, …, D31_L) 중 제 1 클럭 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-1 시간값을 산출한다. 이를 위해 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점을 래칭하여, 각 지연 셀들(D31_1, D31_2, …, D31_L)의 출력값을 입력받아 합산하는 래치 및 가산기(311)가 제 1-1 시간값 산출기(31)에 구비될 필요가 있다.In addition, the 1-1
예를 들면, L을 5라고 하자. 제 1 클럭 신호가 로우 상태로부터 하이 상태가 된 후, 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지의 지점에서 L개의 지연 셀(D31_1, D31_2, …, D31_L) 중 제 1 클럭 신호가 전송된 셀의 개수가 3개라면, 래치 및 가산기(311)의 입력은 '11100'가 되고, 각 셀(D31_1, D31_2, …, D31_L)의 지연 시간이 50ps이라고 하면, 제 1 클럭 신호의 반주기에 대응하는 제 1-1 시간값은 150ps이 된다.For example, let L be 5. After the first clock signal goes from a low state to a high state, at the point of the rising edge of the inverted signal of the first clock signal, the cell to which the first clock signal is transmitted among the L delay cells (D31_1, D31_2, ..., D31_L) If the number is 3, the input of the latch and
제 1-2 시간값 산출기(32)도 제 1-1 시간값 산출기(31)와 동일한 구조를 지닌다. 즉, 제 1-2 시간값 산출기(32)는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀을 포함한다. 아울러, 제 1-2 시간값 산출기(32)는 L개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호인 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 활성화된 후, 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서, L개의 지연 셀 중 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-2 시간값을 산출한다.The 1-2
제 1 시간값 산출기(33)는, 제 1-1 시간값 및 제 1-2 시간값을 이용하여, 제 1 시간값(Sig(Tref1))을 산출한다. 예를 들면, 제 1 시간값(Sig(Tref1))은 제 1-1 시간값과 제 1-2 시간값의 평균값으로 산출될 수 있다. 이렇게 제 1 시간값(Sig(Tref1))을 제 1-1 시간값과 제 1-2 시간값의 평균값으로 산출하는 것에 의해 제 1 클럭 신호의 반주기 또는 주기는 보다 정확하게 측정될 수 있다.The first
도 7 내지 도 9는 각각, 일실시예에 따른 제 1 스타트-스톱값 생성부(40)의 구성도, 일실시예에 따른 제 2 스타트-스톱값 생성부(50)의 구성도 및 제 1 스타트-스톱값 생성부(40)와 제 2 스타트-스톱값 생성부(50)의 출력 타이밍도를 나타낸다.7 to 9 are a configuration diagram of a first start-stop
도 7 내지 도 9에 의해 제 1 스타트-스톱값 생성부(40) 및 제 2 스타트-스톱값 생성부(50)에 대해 설명하기로 한다.The first start-stop
제 1 스타트-스톱값 생성부(40)는, 적어도 하나의 센서로부터 입력된 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop)) 사이를, 제 1 클럭 신호 또는 제 1 클럭 신호의 반전 신호를 이용하여 카운팅하여 제 1 스타트-스톱값을 산출한다. 제 1 스타트-스톱값은, 스타트 신호(Sig(Start))가 입력된 이후의 제 1 에지로부터 스톱 신호(Sig(Stop))가 입력되기 이전의 제 2 에지까지의 시간이다. 제 1 에지 및 제 2 에지는 각각, 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;이다. 구체적으로 제 1 에지는 스타트 신호(Sig(Start))가 입력된 이후 처음으로 출력되는 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;이고, 제 2 에지는 스톱 신호(Sig(Stop))가 입력되기 직전에 출력되는 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;이다. 즉, 제 1 에지는 스타트 신호(Sig(Start))가 입력된 이후 처음으로 출력되는 에지이고, 제 2 에지는 스톱 신호(Sig(Stop))가 입력되기 직전에 출력되는 에지이다.The first start-
제 1 스타트-스톱값 생성부(40)는, 제 1-1 스타트-스톱값 카운터(41), 제 1-2 스타트-스톱값 카운터(42) 및 제 1 스터트-스톱값 산출기(43)를 포함하여 구성된다.The first start-
제 1-1 스타트-스톱값 카운터(41)는, 제 1 클럭 신호를 이용하여 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop)) 사이를 카운팅하여, 제 1-1 스타트 스톱값을 산출한다. 제 1-2 스타트-스톱값 카운터(42)는, 제 1 클럭 신호의 반전 신호를 이용하여 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop)) 사이를 카운팅하여, 제 1-2 스타트 스톱값을 산출한다. 제 1 스터트-스톱값 산출기(43)는, 제 1-1 스타트 스톱값과 제 1-2 스타트 스톱값을 합산하되, 제 1-1 스타트 스톱값과 제 1-2 스타트 스톱값이 중복되는 구간은 1회만 포함시켜, 제 1 스터트-스톱값을 산출한다.The 1-1 start-stop value counter 41 counts between the start signal (Sig (Start)) and the stop signal (Sig (Stop)) using the first clock signal, and calculates the 1-1 start-stop value Calculate . The 1-2 start-stop value counter 42 counts between the start signal (Sig (Start)) and the stop signal (Sig (Stop)) using the inverted signal of the first clock signal, Calculate the start stop value. The first start-
제 2 스타트-스톱값 생성부(50)는, 스타트 신호(Sig(Start))가 입력된 이후로부터 제 1 에지 이전까지의 제 2-1 시간값 및 제 2 에지로부터 스톱 신호(Sig(Stop))까지의 제 2-2 시간값을 산출하고, 제 2-1 시간값 및 제 2-2 시간값을 합산한 제 2 스타트-스톱값을 산출한다.The second start-
제 2 스타트-스톱값 생성부(50)는, 제 2-1 시간값 산출기(51), 제 2-2 예비 시간값 산출기(52), 제 2-2 시간값 산출기(53) 및 제 2 스타트-스톱값 산출기(54)를 포함한다. 아울러, 제 2-1 시간값 산출기(51) 및 제 2-2 예비 시간값 산출기(52)는, 상술한 제 1-1 시간값 산출기(31)와 유사한 구조를 갖는다.The second start-
구체적으로, 제 2-1 시간값 산출기(51)는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 포함한다. 제 2-1 시간값 산출기(51)의 S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 스타트 신호(Sig(Start))가 활성화된 후, 제 1 클럭 신호 또는 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 S개의 지연 셀 중 제 1 클럭 신호 또는 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 2-1 시간값을 산출한다. 즉, 제 2-1 시간값 산출기(51)는, 제 2-1 시간값 산출기(51)의 S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 스타트 신호(Sig(Start))가 활성화된 후 제 1 에지까지의 시간을 산출한다. 이때 S는 5 이상의 자연수이고, 제 2-1 시간값 산출기(51)에 포함된 S개의 지연 셀은 모두 동일한 지연 시간을 갖는다.Specifically, the 2-1
제 2-2 예비 시간값 산출기(52)는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 포함한다. 제 2-2 예비 시간값 산출기(52)의 S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 스톱 신호(Sig(Stop))가 활성화된 후, 제 1 클럭 신호 또는 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 S개의 지연 셀 중 제 1 클럭 신호 또는 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 2-2 예비 시간값을 산출한다. 제 2-2 예비 시간값 산출기(52)에 포함된 S개의 지연 셀도 모두 동일한 지연 시간을 갖는다.The 2-2 preliminary
제 2-2 시간값 산출기(53)는 제 1 시간값(Sig(Tref1))으로부터 제 2-2 예비 시간값을 감산하여, 제 2-2 시간값을 산출한다.The 2-2
아울러, 제 2 스타트-스톱값 산출기(54)는, 제 2-1 시간값과 제 2-2 시간값을 합산하여, 제 2 스타트-스톱값을 산출한다.In addition, the second start-
제 2 스타트-스톱값 생성부(50)에 의한 전체 제 1 시간 차이 신호 중 미세 부분인 제 2 스타트-스톱값을 산출할 수 있어, 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)는 고분해능으로 스타트 신호와 스톱 신호 사이의 시간 차이를 출력할 수 있다.The second start-
정규화부(60)는, 제 2 스타트-스톱값과 제 1 시간값(Sig(Tref1))에 대한 비율을 이용하여 제 2 스타트-스톱 정규화값을 산출한다. 즉, 정규화부(60)는, 제 2 스타트-스톱값을 제 1 시간값(Sig(Tref1))으로 나누어, 제 2 스타트-스톱 정규화값을 산출한다. 정규화부(60)에 의한 정규화에 의해, 제 1 클럭 신호 또는 제 1 클럭 신호의 반전 신호를 이용하여 카운팅하여 개수로서 산출된 제 1 스타트-스톱값에 대응하는 값으로 제 2 스타트-스톱값이 변환되게 된다. 예를 들면, 제 2 스타트-스톱값이 1ns이고, 제 1 시간값(Sig(Tref1))이 10ns이면 제 2 스타트-스톱 정규화값은 '0.1'이 되어, 제 1 스타트-스톱값에 대응하게 된다.The
시간 차이 생성부(70)는, 제 1 클럭 신호, 스타트 신호(Sig(Start)) 및 스톱 신호(Sig(Stop))를 입력받아, 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop)) 사이의 시간 차이인 제 1 시간 차이 신호를 생성한다.The
구체적으로, 시간 차이 생성부(70)는, 제 1 스타트-스톱값 및 제 2 스타트-스톱 정규화값을 입력받아, 제 1 시간 차이 신호를 생성한다. 즉, 시간 차이 생성부(70)는, 제 1 스타트-스톱값 및 제 2 스타트-스톱 정규화값을 합산하여, 제 1 시간 차이 신호를 생성한다. Specifically, the
보정 시간 차이 생성부(80)는, 보정 신호 및 제 1 시간 차이 신호를 입력받아, 제 1 시간 차이 신호를 보정한 제 2 시간 차이 신호를 생성한다. 즉, 제 1 시간 차이 신호는 제 1 클럭 신호에 의해 산출된 신호이므로, 반도체 공정에 따른 오차가 포함될 수 있어 이를 절대 클럭 신호인 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1))에 대응하도록 하는 보정 신호에 의해 제 2 시간 차이 신호를 생성하는 것이다.The correction
구체적으로, 보정 시간 차이 생성부(80)는, 제 1 시간 차이 신호에 제 1 보정 신호(C1)를 곱한 값;과 제 1 시간 차이 신호에 제 2 보정 신호(C2)를 더한 값;을 합산하여, 제 2 시간 차이 신호를 생성한다. 즉, 이 제 2 시간 차이 신호가 최종적인 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop)) 사이의 시간 차이로서 출력된다. Specifically, the correction
보정 시간 차이 생성부(80)는, 제 1 시간 차이 신호에 제 1 보정 신호(C1)를 곱한 값을 생성하기 위한 증폭기 및 증폭기의 출력과 제 1 시간 차이 신호에 제 2 보정 신호(C2)를 더한 값을 합산하기 위한 가산기를 포함하여 구성될 수 있다.The correction
하기에 일실시예에 따른 센서 신호의 디지털 변환 방법에 대해 설명하기로 한다. 일실시예에 따른 센서 신호의 디지털 변환 방법은, 상술한 일실시예에 따른 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)를 이용하므로, 별도의 설명이 없더라도 일실시예에 따른 센서 신호의 디지털 변환 장치(100)의 모든 특징을 포함하고 있음은 물론이다.Below, a method for digitally converting a sensor signal according to an embodiment will be described. The method of digitally converting a sensor signal according to an embodiment uses the
일실시예에 따른 센서 신호의 디지털 변환 방법은, 클럭 신호 생성 단계, 보정 신호 생성 단계, 기준 시간값 산출 단계, 제 1 스타트-스톱값 생성 단계, 제 2 스타트-스톱값 생성 단계, 정규화 단계, 시간 차이 생성 단계 및 보정 시간 차이 생성 단계를 포함하여 구성된다.A method of digitally converting a sensor signal according to an embodiment includes a clock signal generation step, a correction signal generation step, a reference time value calculation step, a first start-stop value generation step, a second start-stop value generation step, a normalization step, It includes a time difference generation step and a correction time difference generation step.
클럭 신호 생성 단계에서는, 입력된 오실레이터 신호의 주파수를 체배하여 제 1 클럭 신호를 생성한다. 아울러, 클럭 신호 생성 단계에서는 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1)) 및 제 2 오실레이터의 출력(Sig(OSC2)) 중 하나를 오실레이터 신호로서 입력받을 수 있다. In the clock signal generation step, the frequency of the input oscillator signal is multiplied to generate a first clock signal. In addition, in the clock signal generation step, one of the output of the first oscillator (Sig(OSC1)) and the output of the second oscillator (Sig(OSC2)) can be input as an oscillator signal.
구체적으로, 클럭 신호 생성 단계는, 제 1 내지 제 6 지연 단계, 플립 플롭 단계, 제 1 카운팅 단계, 제 1-1 내지 제 1-4 클럭 신호 단계 및 제 1 내지 제 4 분주 단계를 포함하여 구성된다.Specifically, the clock signal generation step includes a first to sixth delay step, a flip-flop step, a first counting step, a 1-1 to 1-4 clock signal step, and a first to fourth dividing step. do.
제 1 지연 단계에서는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)을 이용하되, 오실레이터 신호로서 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1)) 및 제 2 오실레이터의 출력(Sig(OSC2)) 중 하나를 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 중 가장 앞단의 지연 셀(D11_1)이 데이터 신호로 입력받아 지연한다.In the first delay stage, P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) connected in series in a chain structure and each delaying and outputting the input data signal by the delay time are used, and the oscillator signal of the first oscillator is used. The frontmost delay cell (D11_1) among the P delay cells (D11_1, D11_2, …, D11_P) receives one of the output (Sig(OSC1)) and the output (Sig(OSC2)) of the second oscillator as a data signal. delay.
또한, 제 1 지연 단계에 이용되는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 지연 시간은, 제 1-1 지연 시간 및 제 1-2 지연 시간을 합산한 값을 포함한다. 구체적으로, P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 제 1-1 지연 시간은 모두 동일한 값을 갖는다. 아울러, 제 1 지연 단계에서는, 제 1 지연 단계의 제어 신호를 입력받고, 제 1 지연 단계의 제어 신호(Sig(I))에 의해 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 제 1-2 지연 시간을, '0' 또는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 고유값을 갖도록 설정할 수 있다. P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 고유값은, 해당 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)의 위치가 체인 구조의 후단으로 갈수록 점진적으로 증가한다. 여기서, P는 3 이상의 자연수이다.Additionally, the delay time of each of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) used in the first delay step includes the sum of the 1-1 delay time and the 1-2 delay time. Specifically, the 1-1 delay times of each of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) all have the same value. In addition, in the first delay stage, the control signal of the first delay stage is input, and each of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) is controlled by the control signal (Sig(I)) of the first delay stage. 1-2 The delay time can be set to '0' or to have a unique value for each of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P). The eigenvalue of each of the P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) gradually increases as the position of the corresponding delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) moves toward the rear end of the chain structure. Here, P is a natural number of 3 or more.
아울러, 제 2 지연 단계는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)을 이용하되, 오실레이터 신호를 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 중 가장 앞단의 지연 셀(D11_1)이 데이터 신호로 입력받아 지연한다.In addition, the second delay stage uses P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) that are connected in series in a chain structure and output the input data signal by delaying it respectively by the delay time, and transmits the oscillator signal to P number of delay cells. Among the delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P), the frontmost delay cell (D11_1) receives the data signal and delays it.
아울러, 플립 플롭 단계는, 제 1 플립 플롭(12)을 이용하되, 제 1 플립 플롭(12)의 데이터 신호로 제 1 지연 단계의 출력을 입력받고, 제 1 플립 플롭(12)의 클럭 신호로 제 2 지연 단계의 출력을 입력받아, 출력한다.In addition, the flip-flop stage uses the first flip-
제 1 카운팅 단계는, 오실레이터 신호를 클럭 신호로 입력받고, 제 1 플립 플롭(12)의 출력을 데이터 신호로 입력받아 카운팅하여 출력한다.In the first counting step, the oscillator signal is input as a clock signal, and the output of the first flip-
아울러, 제 1 카운팅 단계의 출력이 제 2 지연 단계의 제어 신호로 입력되고, 제 2 지연 단계의 제어 신호에 의해, 제 2 지연 단계에 이용되는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 지연 시간이 설정된다. In addition, the output of the first counting step is input as the control signal of the second delay step, and by the control signal of the second delay step, P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) used in the second delay step are Each delay time is set.
제 3 지연 단계에서는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)을 이용하고, 제 1 플립 플롭(12)의 출력을 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 중 가장 앞단의 지연 셀(D11_1)이 데이터 신호로 입력받아 지연한다. 아울러, 제 1 카운팅 단계의 출력을 N으로 나눈 신호를 제 3 지연 단계의 제어 신호로 입력받고, 제 3 지연 단계의 제어 신호에 의해 제 3 지연 단계에 포함된 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P) 각각의 지연 시간이 설정된다. 여기서, N은 2 이상의 자연수이다. In the third delay stage, P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) connected in series in a chain structure and each delaying the input data signal by the delay time and outputting it are used, and a first flip-
제 1-1 클럭 신호 생성 단계는, 제 1 플립 플롭(12)의 출력과 제 3 지연 단계의 출력을 이용하여, 제 1-1 클럭 신호를 생성한다. The 1-1 clock signal generation step generates the 1-1 clock signal using the output of the first flip-
참고로, 제 1-1 내지 제 1-4 클럭 신호 생성 단계에서는, 2개의 입력의 배타적 논리합을 산출하여 출력한다. 이에 따라, N이 2인 경우 제 1-1 클럭 신호는, 제 1 지연 단계의 출력 주파수보다 2배 빠르고, 제 1 지연 단계의 출력의 1/4 주기 만큼 시프트한 신호로서 출력된다.For reference, in the 1-1st to 1-4th clock signal generation steps, the exclusive OR of the two inputs is calculated and output. Accordingly, when N is 2, the 1-1 clock signal is twice faster than the output frequency of the first delay stage and is output as a signal shifted by 1/4 cycle of the output of the first delay stage.
이러한 과정을 거쳐서, 제 1-4 클럭 신호 생성 단계에서는, 제 1 플립 플롭(12)의 출력을 25한 주파수의 제 1-4 클럭 신호를 출력하게 된다. 아울러, 제 1-4 클럭 신호가 다른 블록에서 제 1 클럭 신호로서 사용되게 된다.Through this process, in the 1-4th clock signal generation step, the 1-4th clock signal with a frequency equal to the output of the first flip-
제 4 지연 단계 내지 제 6 지연 단계도, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀(D11_1, D11_2, …, D11_P)을 포함한다. 다만, 제 4 지연 단계에서는 제어 신호로 제 2 분주 단계에 의해 제 1 분주 단계의 출력을 N으로 나눈 신호를 입력받고, 그 데이터 신호로 제 1-1 클럭 신호 생성 단계의 출력을 입력받는다. 아울러, 제 5 지연 단계는 그 제어 신호로 제 3 분주 단계에 의해 제 2 분주 단계의 출력을 N으로 나눈 신호를 입력받고, 그 데이터 신호로 제 1-2 클럭 신호 생성 단계의 출력을 입력받는다. 또한, 제 6 지연 단계는 그 제어 신호로 제 4 분주 단계에 의해 제 1-3 분주 단계의 출력을 N으로 나눈 신호를 입력받고, 그 데이터 신호로 제 1-3 클럭 신호 생성 단계의 출력을 입력받는다. The fourth to sixth delay stages also include P delay cells (D11_1, D11_2, ..., D11_P) connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time and outputting it. However, in the fourth delay step, a signal obtained by dividing the output of the first dividing step by N by the second dividing step is input as a control signal, and the output of the 1-1 clock signal generation step is received as a data signal. In addition, the fifth delay stage receives a signal obtained by dividing the output of the second dividing stage by N by the third dividing stage as the control signal, and receives the output of the 1-2 clock signal generation stage as the data signal. In addition, the sixth delay stage receives a signal obtained by dividing the output of the 1-3 dividing stage by N by the fourth dividing stage as the control signal, and inputs the output of the 1-3 clock signal generation stage as the data signal. Receive.
보정 신호 생성 단계는, 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1)) 및 제 1 클럭 신호를 입력받아, 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1))과 제 1 클럭 신호 사이의 오차에 따른, 제 1 시간 차이 신호의 오차를 보정하기 위한 보정 신호를 생성한다.The correction signal generation step receives the output (Sig(OSC1)) of the first oscillator and the first clock signal, and generates a first signal according to the error between the output (Sig(OSC1)) of the first oscillator and the first clock signal. Generates a correction signal to correct errors in the time difference signal.
구체적으로, 보정 신호 생성 단계는, 제 1 오실레이터의 출력(Sig(OSC1))을 분주하는 제 5 분주 단계; 제 1 클럭 신호를 클럭 신호로 입력받아, 제 5 분주 단계의 출력을 카운팅한 제 2 카운팅값을 출력하는 제 2 카운팅 단계; 및 미리 설정된 제 2 값(V(2))과 제 2 카운팅값의 비율을 이용하여 보정 신호를 산출하는 보정 신호 산출 단계;를 포함한다.Specifically, the correction signal generation step includes a fifth dividing step of dividing the output (Sig(OSC1)) of the first oscillator; a second counting step of receiving the first clock signal as a clock signal and outputting a second counting value obtained by counting the output of the fifth dividing step; and a correction signal calculation step of calculating a correction signal using the ratio of the preset second value (V(2)) and the second counting value.
기준 시간값 산출 단계는, 제 1 클럭 신호 및 제 1 클럭 신호를 반전한 신호를 이용하여, 제 1 클럭 신호의 주기 또는 제 1 클럭 신호의 반주기의 시간값에 대응하는 값인 제 1 시간값(Sig(Tref1))을 산출한다.The reference time value calculation step is to calculate a first time value (Sig), which is a value corresponding to the time value of the period of the first clock signal or the half period of the first clock signal, using the first clock signal and the inverted signal of the first clock signal. (Tref1)).
구체적으로, 기준 시간값 산출 단계는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀(D31_1, D31_2, …, D31_L)을 이용하되, L개의 지연 셀(D31_1, D31_2, …, D31_L) 중 가장 앞단의 지연 셀(D31_L)의 데이터 신호인 제 1 클럭 신호가 활성화된 후, 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 L개의 지연 셀(D31_1, D31_2, …, D31_L) 중 제 1 클럭 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-1 시간값을 산출하는 제 1-1 시간값 산출 단계; 또는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀을 이용하되, L개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호인 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 활성화된 후, 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서, L개의 지연 셀 중 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-2 시간값을 산출하는 제 1-2 시간값 산출 단계; 중 적어도 하나를 포함한다. 여기서, L은 5 이상의 자연수이다.Specifically, the reference time value calculation step uses L delay cells (D31_1, D31_2, ..., D31_L) that are connected in series in a chain structure and output the input data signal with a delay corresponding to the delay time, respectively. After the first clock signal, which is the data signal of the frontmost delay cell (D31_L) among the cells (D31_1, D31_2, ..., D31_L), is activated, at one of the rising edge or falling edge of the inverted signal of the first clock signal A 1-1 time value calculation step of calculating a 1-1 time value using the number of cells to which the first clock signal is transmitted among the L delay cells (D31_1, D31_2, ..., D31_L); Alternatively, L delay cells connected in series in a chain structure, each delaying and outputting the input data signal by the delay time, are used, but the first clock signal, which is the data signal of the frontmost delay cell among the L delay cells, is inverted. After the signal is activated, at one point of the rising edge or the falling edge of the first clock signal, using the number of cells to which the inverted signal of the first clock signal is transmitted among the L delay cells, a 1-2 time value A 1-2 time value calculation step of calculating; Contains at least one of Here, L is a natural number of 5 or more.
아울러, 기준 시간값 산출 단계는, 제 1-1 시간값 및 제 1-2 시간값을 이용하여, 제 1 시간값(Sig(Tref1))을 산출하는 제 1 시간값 산출 단계;를 더 포함한다.In addition, the reference time value calculation step further includes a first time value calculation step of calculating a first time value (Sig(Tref1)) using the 1-1 time value and the 1-2 time value. .
제 1 스타트-스톱값 생성 단계는, 적어도 하나의 센서로부터 입력된 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop)) 사이를, 제 1 클럭 신호 또는 제 1 클럭 신호의 반전 신호를 이용하여 카운팅하여 제 1 스타트-스톱값을 산출한다. 여기서, 제 1 에지는, 스타트 신호(Sig(Start))가 입력된 이후 처음으로 출력되는 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;이다. 아울러, 제 2 에지는, 스톱 신호(Sig(Stop))가 입력되기 직전에 출력되는 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;이다.The first start-stop value generation step is to generate a first clock signal or an inverted signal of the first clock signal between a start signal (Sig (Start)) and a stop signal (Sig (Stop)) input from at least one sensor. The first start-stop value is calculated by counting. Here, the first edge is the rising edge or falling edge of the first clock signal output for the first time after the start signal (Sig(Start)) is input; Or, the rising edge or falling edge of the inverted signal of the first clock signal. In addition, the second edge is the rising edge or falling edge of the first clock signal output immediately before the stop signal (Sig(Stop)) is input; Or, the rising edge or falling edge of the inverted signal of the first clock signal.
제 1 스타트-스톱값 생성 단계는, 제 1-1 스타트-스톱값 카운팅 단계, 제 1-2 스타트-스톱값 카운팅 단계 및 제 1 스터트-스톱값 산출 단계를 포함하여 구성된다.The first start-stop value generating step includes a 1-1 start-stop value counting step, a 1-2 start-stop value counting step, and a first stop-stop value calculating step.
제 1-1 스타트-스톱값 카운팅 단계는, 제 1 클럭 신호를 이용하여 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop)) 사이를 카운팅하여, 제 1-1 스타트 스톱값을 산출한다. 제 1-2 스타트-스톱값 카운팅 단계는, 제 1 클럭 신호의 반전 신호를 이용하여 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop)) 사이를 카운팅하여, 제 1-2 스타트 스톱값을 산출한다. 제 1 스터트-스톱값 산출 단계는, 제 1-1 스타트 스톱값과 제 1-2 스타트 스톱값을 합산하되, 제 1-1 스타트 스톱값과 제 1-2 스타트 스톱값이 중복되는 구간은 1회만 포함시켜, 제 1 스터트-스톱값을 산출한다.The 1-1 start-stop value counting step calculates the 1-1 start-stop value by counting between the start signal (Sig (Start)) and the stop signal (Sig (Stop)) using the first clock signal. do. The 1-2 start-stop value counting step counts between the start signal (Sig (Start)) and the stop signal (Sig (Stop)) using the inverted signal of the first clock signal, Calculate the value. In the first start-stop value calculation step, the 1-1 start stop value and the 1-2 start stop value are added, and the section where the 1-1 start stop value and the 1-2 start stop value overlap is By including only one time, the first stud-stop value is calculated.
제 2 스타트-스톱값 생성 단계는, 스타트 신호(Sig(Start))가 입력된 이후로부터 제 1 에지 이전까지의 제 2-1 시간값 및 제 2 에지로부터 스톱 신호(Sig(Stop))까지의 제 2-2 시간값을 산출하고, 제 2-1 시간값 및 제 2-2 시간값을 합산한 제 2 스타트-스톱값을 산출한다.The second start-stop value generation step is a 2-1 time value from after the start signal (Sig(Start)) is input to before the first edge and from the second edge to the stop signal (Sig(Stop)). A 2-2 time value is calculated, and a second start-stop value is calculated by adding the 2-1 time value and the 2-2 time value.
구체적으로, 제 2 스타트-스톱값 생성 단계는, 제 2-1 시간값 산출 단계, 제 2-2 예비 시간값 산출 단계, 제 2-2 시간값 산출 단계 및 제 2 스타트-스톱값 산출 단계를 포함한다.Specifically, the second start-stop value generation step includes a 2-1 time value calculation step, a 2-2 preliminary time value calculation step, a 2-2 time value calculation step, and a second start-stop value calculation step. Includes.
제 2-1 시간값 산출 단계에서는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 이용하되, S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 스타트 신호(Sig(Start))가 활성화된 후 제 1 에지까지 S개의 지연 셀 중 제 1 클럭 신호 또는 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 2-1 시간값을 산출한다. 또한, S는 5 이상의 자연수인 것이 바람직하다.In the 2-1 time value calculation step, S delay cells connected in series in a chain structure and outputting the input data signal by delaying each delay time are used, and the data of the frontmost delay cell among the S delay cells is used. After the start signal (Sig(Start)) is activated as a signal, using the number of cells to which the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal is transmitted among the S delay cells until the first edge, 2-1 time Calculate the value. Additionally, S is preferably a natural number of 5 or more.
제 2-2 예비 시간값 산출 단계에서는, 체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 이용하되, S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 스톱 신호(Sig(Stop))가 활성화된 후, 제 1 클럭 신호 또는 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 S개의 지연 셀 중 제 1 클럭 신호 또는 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 2-2 예비 시간값을 산출한다.In the 2-2 preliminary time value calculation step, S delay cells connected in series in a chain structure and each delaying and outputting the input data signal by the delay time are used, and the frontmost delay cell among the S delay cells is used. After the stop signal (Sig(Stop)) is activated as a data signal, the first clock signal or the first clock signal among S delay cells is activated at one of the rising edge or falling edge of the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal. The 2-2 preliminary time value is calculated using the number of cells to which the inverted signal of 1 clock signal is transmitted.
아울러, 제 2-2 시간값 산출 단계는, 제 1 시간값으로부터 제 2-2 예비 시간값을 감산하여, 제 2-2 시간값을 산출한다.Additionally, in the 2-2 time value calculation step, the 2-2 time value is calculated by subtracting the 2-2 preliminary time value from the first time value.
아울러, 제 2 스타트-스톱값 산출 단계에는, 제 2-1 시간값과 제 2-2 시간값을 합산하여, 제 2 스타트-스톱값을 산출한다.In addition, in the second start-stop value calculation step, the 2-1 time value and the 2-2 time value are added to calculate the second start-stop value.
정규화 단계에서는, 제 2 스타트-스톱값과 제 1 시간값에 대한 비율을 이용하여 제 2 스타트-스톱 정규화값을 산출한다.In the normalization step, the second start-stop normalization value is calculated using the ratio of the second start-stop value and the first time value.
시간 차이 생성 단계에서는, 스타트 신호(Sig(Start)) 및 스톱 신호(Sig(Stop))를 입력받아, 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop)) 사이의 시간 차이인 제 1 시간 차이 신호를 생성한다.In the time difference generation step, a start signal (Sig(Start)) and a stop signal (Sig(Stop)) are input, and the time difference between the start signal (Sig(Start)) and the stop signal (Sig(Stop)) is generated. 1 Generate a time difference signal.
구체적으로, 시간 차이 생성 단계는, 제 1 스타트-스톱값 및 제 2 스타트-스톱 정규화값을 입력받아, 제 1 시간 차이 신호를 생성한다.Specifically, the time difference generating step receives the first start-stop value and the second start-stop normalization value and generates a first time difference signal.
보정 시간 차이 생성 단계에서는, 보정 신호 및 제 1 시간 차이 신호를 입력받아, 제 1 시간 차이 신호를 보정한 제 2 시간 차이 신호를 생성한다.In the correction time difference generation step, a correction signal and a first time difference signal are input, and a second time difference signal is generated by correcting the first time difference signal.
구체적으로, 보정 신호는, 보정 신호의 제 1 부분인 제 1 보정 신호(C1)와 보정 신호의 제 2 부분인 제 2 보정 신호(C2)를 포함한다.Specifically, the correction signal includes a first correction signal C1, which is the first part of the correction signal, and a second correction signal C2, which is the second part of the correction signal.
아울러, 보정 시간 차이 생성 단계는, 제 1 시간 차이 신호에 제 1 보정 신호(C1)를 곱한 값;과 제 1 시간 차이 신호에 제 2 보정 신호(C2)를 더한 값;을 합산하여, 제 2 시간 차이 신호를 생성한다.In addition, the correction time difference generating step is to add the first time difference signal multiplied by the first correction signal C1 and the first time difference signal plus the second correction signal C2 to obtain a second Generates a time difference signal.
상술한 바와 같이, 센서 신호의 디지털 변환 장치(100) 및 그 변환 방법에 따르면, 반도체 칩으로 집적 시 제조 공정, 사용 온도 및 전압 등에 대해서도 강인하게 대응할 수 있고, 고분해능으로 스타트 신호(Sig(Start))와 스톱 신호(Sig(Stop)) 사이의 시간 차이를 출력할 수 있음을 알 수 있다.As described above, according to the sensor signal
100 : 센서 신호의 디지털 변환 장치
10 : 클럭 신호 생성부 20 : 보정 신호 생성부
30 : 기준 시간값 산출부 40 : 제 1 스타트-스톱값 생성부
50 : 제 2 스타트-스톱값 생성부 60 : 정규화부
70 : 시간 차이 생성부 80 : 보정 시간 차이 생성부
11a : 제 1 지연기 11b : 제 2 지연기
11c : 제 3 지연기 11d : 제 4 지연기
11e : 제 5 지연기 11f : 제 6 지연기
12 : 제 1 플립 플롭 13 : 제 1 카운터
14a : 제 1-1 클럭 신호 생성기 14b : 제 1-2 클럭 신호 생성기
14c : 제 1-3 클럭 신호 생성기 14d : 제 1-4 클럭 신호 생성기
15a : 제 1 분주기 15b : 제 2 분주기
15c : 제 3 분주기 15d : 제 4 분주기
21 : 제 5 분주기 22 : 제 2 카운터
23 : 보정 신호 산출기 31 : 제 1-1 시간값 산출기
32 : 제 1-2 시간값 산출기 33 : 제 1 시간값 산출기
41 : 제 1-1 스타트-스톱값 카운터 42 : 제 1-2 스타트-스톱값 카운터
43 : 제 1 스터트-스톱값 산출기 51 : 제 2-1 시간값 산출기
52 : 제 2-2 예비 시간값 산출기 53 : 제 2-2 시간값 산출기
54 : 제 2 스타트-스톱값 산출기100: Digital conversion device of sensor signal
10: clock signal generator 20: correction signal generator
30: Reference time value calculation unit 40: First start-stop value generation unit
50: second start-stop value generation unit 60: normalization unit
70: Time difference generator 80: Correction time difference generator
11a:
11c:
11e:
12: first flip-flop 13: first counter
14a: 1-1
14c: 1st-3rd
15a:
15c:
21: 5th minute cycle 22: 2nd counter
23: Correction signal calculator 31: 1-1 time value calculator
32: 1st-2nd time value calculator 33: 1st time value calculator
41: 1-1 start-stop value counter 42: 1-2 start-stop value counter
43: 1st stud-stop value calculator 51: 2-1 time value calculator
52: 2-2 preliminary time value calculator 53: 2-2 time value calculator
54: second start-stop value calculator
Claims (30)
제 1 오실레이터의 출력 및 제 2 오실레이터의 출력 중 하나로부터 출력된 오실레이터 신호의 주파수를 체배하여 제 1 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 생성부;
상기 스타트 신호 및 상기 스톱 신호를 입력받아, 상기 스타트 신호와 상기 스톱 신호 사이의 시간 차이인 제 1 시간 차이 신호를 생성하는 시간 차이 생성부;
상기 제 1 오실레이터의 출력 및 상기 제 1 클럭 신호를 입력받아, 상기 제 1 오실레이터의 출력과 상기 제 1 클럭 신호 사이의 오차에 따른, 상기 제 1 시간 차이 신호의 오차를 보정하기 위한 보정 신호를 생성하는 보정 신호 생성부; 및
상기 보정 신호 및 상기 제 1 시간 차이 신호를 입력받아, 상기 제 1 시간 차이 신호를 보정한 제 2 시간 차이 신호를 생성하는, 보정 시간 차이 생성부;를 포함하되,
상기 보정 신호는,
상기 보정 신호의 제 1 부분인 제 1 보정 신호와 상기 보정 신호의 제 2 부분인 제 2 보정 신호를 포함하되,
상기 보정 시간 차이 생성부는,
상기 제 1 시간 차이 신호에 상기 제 1 보정 신호를 곱한 값;과 상기 제 1 시간 차이 신호에 상기 제 2 보정 신호를 더한 값;을 합산하여, 상기 제 2 시간 차이 신호를 생성하는, 디지털 변환 장치.In a digital conversion device that converts the time difference between a start signal and a stop signal input from at least one sensor into a digital value,
a clock signal generator that generates a first clock signal by multiplying the frequency of an oscillator signal output from one of the output of the first oscillator and the output of the second oscillator;
a time difference generator that receives the start signal and the stop signal and generates a first time difference signal that is a time difference between the start signal and the stop signal;
Receives the output of the first oscillator and the first clock signal, and generates a correction signal to correct the error of the first time difference signal according to the error between the output of the first oscillator and the first clock signal. a correction signal generating unit; and
A correction time difference generator configured to receive the correction signal and the first time difference signal and generate a second time difference signal by correcting the first time difference signal,
The correction signal is,
A first correction signal that is a first portion of the correction signal and a second correction signal that is a second portion of the correction signal,
The correction time difference generator,
A digital conversion device that generates the second time difference signal by adding a value obtained by multiplying the first time difference signal by the first correction signal and a value obtained by adding the second correction signal to the first time difference signal. .
상기 보정 신호 생성부는,
상기 제 1 오실레이터의 출력을 분주하는 제 5 분주기;
상기 제 1 클럭 신호를 클럭 신호로 입력받아, 상기 제 5 분주기의 출력을 카운팅한 제 2 카운팅값을 출력하는 제 2 카운터; 및
미리 설정된 제 2 값과 상기 제 2 카운팅값의 비율을 이용하여 상기 보정 신호를 산출하는, 보정 신호 산출기;를 포함하는, 디지털 변환 장치.According to paragraph 1,
The correction signal generator,
a fifth divider that divides the output of the first oscillator;
a second counter that receives the first clock signal as a clock signal and outputs a second counting value obtained by counting the output of the fifth divider; and
A digital conversion device comprising: a correction signal calculator that calculates the correction signal using a ratio of a preset second value and the second counting value.
상기 디지털 변환 장치는,
상기 제 1 클럭 신호 및 상기 제 1 클럭 신호를 반전한 신호를 이용하여, 상기 제 1 클럭 신호의 주기 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반주기의 시간값에 대응하는 값인 제 1 시간값을 산출하는, 기준 시간값 산출부;를 더 포함하는, 디지털 변환 장치.According to paragraph 1,
The digital conversion device,
A reference for calculating a first time value, which is a value corresponding to a time value of a period of the first clock signal or a half period of the first clock signal, using the first clock signal and a signal obtained by inverting the first clock signal. A digital conversion device further comprising a time value calculation unit.
상기 기준 시간값 산출부는,
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀을 포함하되, L개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호인 상기 제 1 클럭 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 L개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-1 시간값을 산출하는 제 1-1 시간값 산출기; 또는,
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀을 포함하되, L개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호인 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서, L개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-2 시간값을 산출하는 제 1-2 시간값 산출기; 중 적어도 하나를 포함하되,
상기 L은 5 이상의 자연수인, 디지털 변환 장치.According to clause 5,
The reference time value calculation unit,
It includes L delay cells connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time and outputting it, wherein the first clock signal, which is the data signal of the frontmost delay cell among the L delay cells, is activated. Afterwards, the 1-1 time value is calculated using the number of cells in which the first clock signal is transmitted among the L delay cells at one of the rising edge or the falling edge of the inverted signal of the first clock signal. 1-1 time value calculator; or,
It includes L delay cells connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time and outputting it, and an inversion signal of the first clock signal, which is the data signal of the frontmost delay cell among the L delay cells. After is activated, at one point of the rising edge or the falling edge of the first clock signal, using the number of cells in which the inverted signal of the first clock signal is transmitted among the L delay cells, 1-2 times A first-second time value calculator that calculates a value; Include at least one of:
A digital conversion device, wherein L is a natural number of 5 or more.
상기 기준 시간값 산출부는,
상기 제 1-1 시간값 및 상기 제 1-2 시간값을 이용하여, 상기 제 1 시간값을 산출하는 제 1 시간값 산출기;를 더 포함하는, 디지털 변환 장치.According to clause 6,
The reference time value calculation unit,
A digital conversion device further comprising a first time value calculator that calculates the first time value using the 1-1 time value and the 1-2 time value.
상기 디지털 변환 장치는,
상기 스타트 신호와 상기 스톱 신호 사이를, 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호를 이용하여 카운팅하여 제 1 스타트-스톱값을 산출하는 제 1 스타트-스톱값 생성부;를 더 포함하되,
상기 제 1 스타트-스톱값은,
상기 스타트 신호가 입력된 이후의 제 1 에지로부터 상기 스톱 신호가 입력되기 이전의 제 2 에지까지의 시간이고,
상기 제 1 에지는,
상기 스타트 신호가 입력된 이후 처음으로 출력되는 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;이고,
상기 제 2 에지는,
상기 스톱 신호가 입력되기 직전에 출력되는 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;인, 디지털 변환 장치.According to clause 5,
The digital conversion device,
It further includes a first start-stop value generator that calculates a first start-stop value by counting between the start signal and the stop signal using the first clock signal or an inverted signal of the first clock signal. However,
The first start-stop value is,
It is the time from the first edge after the start signal is input to the second edge before the stop signal is input,
The first edge is,
a rising edge or falling edge of the first clock signal output for the first time after the start signal is input; Or, the rising edge or falling edge of the inverted signal of the first clock signal;
The second edge is,
a rising edge or falling edge of the first clock signal output immediately before the stop signal is input; Or, a rising edge or falling edge of an inverted signal of the first clock signal; a digital conversion device.
상기 디지털 변환 장치는,
상기 스타트 신호가 입력된 이후로부터 상기 제 1 에지 이전까지의 제 2-1 시간값 및 상기 제 2 에지로부터 상기 스톱 신호까지의 제 2-2 시간값을 산출하고, 상기 제 2-1 시간값 및 상기 제 2-2 시간값을 합산한 제 2 스타트-스톱값을 산출하는 제 2 스타트-스톱값 생성부;를 더 포함하는, 디지털 변환 장치.According to clause 8,
The digital conversion device,
A 2-1 time value from the start signal input to before the first edge and a 2-2 time value from the second edge to the stop signal are calculated, and the 2-1 time value and A digital conversion device further comprising a second start-stop value generator that calculates a second start-stop value by adding up the 2-2 time values.
상기 제 2 스타트-스톱값 생성부는,
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 포함하되, S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 상기 스타트 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 S개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 상기 제 2-1 시간값을 산출하는 제 2-1 시간값 산출기;
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 포함하되, S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 상기 스톱 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 S개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 2-2 예비 시간값을 산출하는 제 2-2 예비 시간값 산출기; 및
상기 제 1 시간값으로부터 상기 제 2-2 예비 시간값을 감산하여, 상기 제 2-2 시간값을 산출하는 제 2-2 시간값 산출기;를 포함하되,
상기 S는 5 이상의 자연수인, 디지털 변환 장치.According to clause 9,
The second start-stop value generator,
It includes S delay cells connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time and outputting it, and after the start signal is activated with the data signal of the frontmost delay cell among the S delay cells, The number of cells to which the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal is transmitted among S delay cells at one of the rising edge or falling edge of the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal a 2-1 time value calculator that calculates the 2-1 time value using;
It includes S delay cells connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time and outputting it, and after the stop signal is activated with the data signal of the frontmost delay cell among the S delay cells, The number of cells to which the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal is transmitted among S delay cells at one of the rising edge or falling edge of the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal a 2-2 preliminary time value calculator that calculates a 2-2 preliminary time value using; and
A 2-2 time value calculator that calculates the 2-2 time value by subtracting the 2-2 preliminary time value from the first time value,
A digital conversion device, wherein S is a natural number of 5 or more.
상기 디지털 변환 장치는,
상기 제 2 스타트-스톱값과 상기 제 1 시간값에 대한 비율을 이용하여 제 2 스타트-스톱 정규화값을 산출하는, 정규화부;를 더 포함하되,
상기 시간 차이 생성부는,
상기 제 1 스타트-스톱값 및 상기 제 2 스타트-스톱 정규화값을 입력받아, 상기 제 1 시간 차이 신호를 생성하는, 디지털 변환 장치.According to clause 9,
The digital conversion device,
It further includes a normalization unit that calculates a second start-stop normalization value using the ratio of the second start-stop value and the first time value,
The time difference generator,
A digital conversion device that receives the first start-stop value and the second start-stop normalization value and generates the first time difference signal.
제 1 오실레이터의 출력 및 제 2 오실레이터의 출력 중 하나로부터 출력된 오실레이터 신호의 주파수를 체배하여 제 1 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 생성부;
상기 스타트 신호 및 상기 스톱 신호를 입력받아, 상기 스타트 신호와 상기 스톱 신호 사이의 시간 차이인 제 1 시간 차이 신호를 생성하는 시간 차이 생성부;
상기 제 1 오실레이터의 출력 및 상기 제 1 클럭 신호를 입력받아, 상기 제 1 오실레이터의 출력과 상기 제 1 클럭 신호 사이의 오차에 따른, 상기 제 1 시간 차이 신호의 오차를 보정하기 위한 보정 신호를 생성하는 보정 신호 생성부; 및
상기 보정 신호 및 상기 제 1 시간 차이 신호를 입력받아, 상기 제 1 시간 차이 신호를 보정한 제 2 시간 차이 신호를 생성하는, 보정 시간 차이 생성부;를 포함하되,
상기 클럭 신호 생성부는,
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 포함하고, 상기 오실레이터 신호를 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받는 제 1 지연기;
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 포함하고, 상기 오실레이터 신호를 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받는 제 2 지연기;
상기 제 1 지연기의 출력을 데이터 신호로 입력받고, 상기 제 2 지연기의 출력을 클럭 신호로 입력받는 제 1 플립 플롭; 및
상기 오실레이터 신호를 클럭 신호로 입력받고, 상기 제 1 플립 플롭의 출력을 데이터 신호로 입력받아 카운팅하는 제 1 카운터;를 포함하되,
상기 제 1 카운터의 출력이 상기 제 2 지연기의 제어 신호로 입력되고,
상기 제 2 지연기의 제어 신호에 의해, 상기 제 2 지연기에 포함된 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간이 설정되고,
상기 P는 3 이상의 자연수인, 디지털 변환 장치. In a digital conversion device that converts the time difference between a start signal and a stop signal input from at least one sensor into a digital value,
a clock signal generator that generates a first clock signal by multiplying the frequency of an oscillator signal output from one of the output of the first oscillator and the output of the second oscillator;
a time difference generator that receives the start signal and the stop signal and generates a first time difference signal that is a time difference between the start signal and the stop signal;
Receives the output of the first oscillator and the first clock signal, and generates a correction signal to correct the error of the first time difference signal according to the error between the output of the first oscillator and the first clock signal. a correction signal generating unit; and
A correction time difference generator configured to receive the correction signal and the first time difference signal and generate a second time difference signal by correcting the first time difference signal,
The clock signal generator,
A first delay cell comprising P delay cells connected in series in a chain structure and each delaying the input data signal by the delay time to output the oscillator signal, the frontmost delay cell of the P delay cells receiving the oscillator signal as a data signal. delay period;
A second cell comprising P delay cells connected in series in a chain structure to output an input data signal after delaying each delay time, wherein the frontmost delay cell of the P delay cells receives the oscillator signal as a data signal. delay period;
a first flip-flop that receives the output of the first delayer as a data signal and the output of the second delayer as a clock signal; and
A first counter that receives the oscillator signal as a clock signal and counts the output of the first flip-flop as a data signal,
The output of the first counter is input as a control signal of the second delayer,
The delay time of each of the P delay cells included in the second delay is set by the control signal of the second delay,
A digital conversion device, wherein P is a natural number of 3 or more.
상기 제 1 지연기에 포함된 상기 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간은,
제 1-1 지연 시간 및 제 1-2 지연 시간을 합산한 값을 포함하되,
상기 P개의 지연 셀 각각의 상기 제 1-1 지연 시간은, 모두 동일한 값을 갖고,
상기 P개의 지연 셀 각각의 상기 제 1-2 지연 시간은, '0' 또는 상기 P개의 지연 셀 각각의 고유값을 갖도록 상기 제 1 지연기로 입력되는 제어 신호에 의해 설정될 수 있는, 디지털 변환 장치.According to clause 12,
The delay time of each of the P delay cells included in the first delayer is,
Includes the sum of the 1-1 delay time and the 1-2 delay time,
The 1-1 delay times of each of the P delay cells all have the same value,
The 1-2 delay time of each of the P delay cells can be set by a control signal input to the first delay to have a unique value of '0' or each of the P delay cells, a digital conversion device. .
상기 P개의 지연 셀 각각의 고유값은,
해당 지연 셀의 위치가 체인 구조의 후단으로 갈수록 점진적으로 증가하는, 디지털 변환 장치. According to clause 13,
The unique value of each of the P delay cells is,
A digital conversion device in which the position of the corresponding delay cell gradually increases toward the rear of the chain structure.
상기 클럭 신호 생성부는,
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 포함하고, 상기 제 1 플립 플롭의 출력을 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받는 제 3 지연기; 및
상기 제 1 플립 플롭의 출력과 상기 제 3 지연기의 출력을 이용하여, 제 1-1 클럭 신호를 생성하는 제 1-1 클럭 신호 생성기;를 더 포함하고,
상기 제 1 카운터의 출력을 N으로 나눈 신호에 의해, 상기 제 3 지연기에 포함된 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간이 설정되고,
상기 N은 2 이상의 자연수인, 디지털 변환 장치.According to clause 12,
The clock signal generator,
It includes P delay cells connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time, and outputting the output, and the frontmost delay cell among the P delay cells converts the output of the first flip-flop into a data signal. a third delay receiving input; and
It further includes a 1-1 clock signal generator that generates a 1-1 clock signal using the output of the first flip-flop and the output of the third delay,
The delay time of each of the P delay cells included in the third delay is set by a signal obtained by dividing the output of the first counter by N,
A digital conversion device, wherein N is a natural number of 2 or more.
제 1 오실레이터의 출력 및 제 2 오실레이터의 출력 중 하나로부터 출력된 오실레이터 신호의 주파수를 체배하여 제 1 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 생성 단계;
상기 스타트 신호 및 상기 스톱 신호를 입력받아, 상기 스타트 신호와 상기 스톱 신호 사이의 시간 차이인 제 1 시간 차이 신호를 생성하는 시간 차이 생성 단계;
상기 제 1 오실레이터의 출력 및 상기 제 1 클럭 신호를 입력받아, 상기 제 1 오실레이터의 출력과 상기 제 1 클럭 신호 사이의 오차에 따른, 상기 제 1 시간 차이 신호의 오차를 보정하기 위한 보정 신호를 생성하는 보정 신호 생성 단계; 및
상기 보정 신호 및 상기 제 1 시간 차이 신호를 입력받아, 상기 제 1 시간 차이 신호를 보정한 제 2 시간 차이 신호를 생성하는, 보정 시간 차이 생성 단계;를 포함하되,
상기 보정 신호는,
상기 보정 신호의 제 1 부분인 제 1 보정 신호와 상기 보정 신호의 제 2 부분인 제 2 보정 신호를 포함하되,
상기 보정 시간 차이 생성 단계는,
상기 제 1 시간 차이 신호에 상기 제 1 보정 신호를 곱한 값;과 상기 제 1 시간 차이 신호에 상기 제 2 보정 신호를 더한 값;을 합산하여, 상기 제 2 시간 차이 신호를 생성하는, 디지털 변환 방법.In a digital conversion method for converting the time difference between a start signal and a stop signal input from at least one sensor into a digital value,
A clock signal generation step of generating a first clock signal by multiplying the frequency of an oscillator signal output from one of the output of the first oscillator and the output of the second oscillator;
A time difference generating step of receiving the start signal and the stop signal and generating a first time difference signal that is a time difference between the start signal and the stop signal;
Receives the output of the first oscillator and the first clock signal, and generates a correction signal to correct the error of the first time difference signal according to the error between the output of the first oscillator and the first clock signal. A correction signal generation step; and
A correction time difference generating step of receiving the correction signal and the first time difference signal and generating a second time difference signal by correcting the first time difference signal,
The correction signal is,
A first correction signal that is a first portion of the correction signal and a second correction signal that is a second portion of the correction signal,
The correction time difference generation step is,
A digital conversion method for generating the second time difference signal by adding a value obtained by multiplying the first time difference signal by the first correction signal and a value obtained by adding the second correction signal to the first time difference signal. .
상기 보정 신호 생성 단계는,
상기 제 1 오실레이터의 출력을 분주하는 제 5 분주 단계;
상기 제 1 클럭 신호를 클럭 신호로 입력받아, 상기 제 5 분주 단계의 출력을 카운팅한 제 2 카운팅값을 출력하는 제 2 카운팅 단계; 및
미리 설정된 제 2 값과 상기 제 2 카운팅값의 비율을 이용하여 상기 보정 신호를 산출하는 보정 신호 산출 단계;를 포함하는, 디지털 변환 방법.According to clause 16,
The correction signal generation step is,
A fifth dividing step of dividing the output of the first oscillator;
a second counting step of receiving the first clock signal as a clock signal and outputting a second counting value obtained by counting the output of the fifth dividing step; and
A correction signal calculation step of calculating the correction signal using a ratio of a preset second value and the second counting value.
상기 디지털 변환 방법은,
상기 제 1 클럭 신호 및 상기 제 1 클럭 신호를 반전한 신호를 이용하여, 상기 제 1 클럭 신호의 주기 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반주기의 시간값에 대응하는 값인 제 1 시간값을 산출하는, 기준 시간값 산출 단계;를 더 포함하는, 디지털 변환 방법.According to clause 16,
The digital conversion method is,
A reference for calculating a first time value, which is a value corresponding to a time value of a period of the first clock signal or a half period of the first clock signal, using the first clock signal and a signal obtained by inverting the first clock signal. A digital conversion method further comprising a time value calculation step.
상기 기준 시간값 산출 단계는,
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀을 이용하되, L개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호인 상기 제 1 클럭 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 L개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-1 시간값을 산출하는 제 1-1 시간값 산출 단계; 또는,
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 L개의 지연 셀을 이용하되, L개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호인 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서, L개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 1-2 시간값을 산출하는 제 1-2 시간값 산출 단계; 중 적어도 하나를 포함하되,
상기 L은 5 이상의 자연수인, 디지털 변환 방법.According to clause 20,
The reference time value calculation step is,
L delay cells are connected in series in a chain structure and each delays and outputs an input data signal by the delay time, and the first clock signal, which is the data signal of the frontmost delay cell among the L delay cells, is activated. Afterwards, the 1-1 time value is calculated using the number of cells in which the first clock signal is transmitted among the L delay cells at one of the rising edge or the falling edge of the inverted signal of the first clock signal. 1-1 time value calculation step; or,
L delay cells are connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time and outputting it. The inverted signal of the first clock signal is the data signal of the frontmost delay cell among the L delay cells. After is activated, at one point of the rising edge or the falling edge of the first clock signal, using the number of cells in which the inverted signal of the first clock signal is transmitted among the L delay cells, 1-2 times A 1-2 time value calculation step of calculating a value; Include at least one of:
A digital conversion method, wherein L is a natural number of 5 or more.
상기 기준 시간값 산출 단계는,
상기 제 1-1 시간값 및 상기 제 1-2 시간값을 이용하여, 상기 제 1 시간값을 산출하는 제 1 시간값 산출 단계;를 더 포함하는, 디지털 변환 방법.According to clause 21,
The reference time value calculation step is,
A digital conversion method further comprising a first time value calculation step of calculating the first time value using the 1-1 time value and the 1-2 time value.
상기 디지털 변환 방법은,
상기 스타트 신호와 상기 스톱 신호 사이를, 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호를 이용하여 카운팅하여 제 1 스타트-스톱값을 산출하는 제 1 스타트-스톱값 생성 단계;를 더 포함하되,
상기 제 1 스타트-스톱값은,
상기 스타트 신호가 입력된 이후의 제 1 에지로부터 상기 스톱 신호가 입력되기 이전의 제 2 에지까지의 시간이고,
상기 제 1 에지는,
상기 스타트 신호가 입력된 이후 처음으로 출력되는 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;이고,
상기 제 2 에지는,
상기 스톱 신호가 입력되기 직전에 출력되는 상기 제 1 클럭 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지; 또는, 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지;인, 디지털 변환 방법.According to clause 21,
The digital conversion method is,
A first start-stop value generating step of calculating a first start-stop value by counting between the start signal and the stop signal using the first clock signal or an inverted signal of the first clock signal. However,
The first start-stop value is,
It is the time from the first edge after the start signal is input to the second edge before the stop signal is input,
The first edge is,
a rising edge or falling edge of the first clock signal output for the first time after the start signal is input; Or, the rising edge or falling edge of the inverted signal of the first clock signal;
The second edge is,
a rising edge or falling edge of the first clock signal output immediately before the stop signal is input; Or, a rising edge or falling edge of an inverted signal of the first clock signal; a digital conversion method.
상기 디지털 변환 방법은,
상기 스타트 신호가 입력된 이후로부터 상기 제 1 에지 이전까지의 제 2-1 시간값 및 상기 제 2 에지로부터 상기 스톱 신호까지의 제 2-2 시간값을 산출하고, 상기 제 2-1 시간값 및 상기 제 2-2 시간값을 합산한 제 2 스타트-스톱값을 산출하는 제 2 스타트-스톱값 생성 단계;를 더 포함하는, 디지털 변환 방법.According to clause 23,
The digital conversion method is,
A 2-1 time value from the start signal input to before the first edge and a 2-2 time value from the second edge to the stop signal are calculated, and the 2-1 time value and A digital conversion method further comprising: calculating a second start-stop value by adding up the 2-2 time values.
상기 제 2 스타트-스톱값 생성 단계는,
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 이용하되, S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 상기 스타트 신호가 활성화된 후 상기 제 1 에지까지 S개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 상기 제 2-1 시간값을 산출하는 제 2-1 시간값 산출 단계;
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 S개의 지연 셀을 이용하되, S개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀의 데이터 신호로 상기 스톱 신호가 활성화된 후, 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지 중 하나의 지점에서 S개의 지연 셀 중 상기 제 1 클럭 신호 또는 상기 제 1 클럭 신호의 반전 신호가 전송된 셀의 개수를 이용하여, 제 2-2 예비 시간값을 산출하는 제 2-2 예비 시간값 산출 단계; 및
상기 제 1 시간값으로부터 상기 제 2-2 예비 시간값을 감산하여, 상기 제 2-2 시간값을 산출하는 제 2-2 시간값 산출 단계;를 포함하되,
상기 S는 5 이상의 자연수인, 디지털 변환 방법.According to clause 24,
The second start-stop value generation step is,
S delay cells are connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time and outputting it. After the start signal is activated with the data signal of the frontmost delay cell among the S delay cells, Calculating the 2-1 time value by using the number of cells in which the first clock signal or an inverted signal of the first clock signal is transmitted among the S delay cells up to the first edge. step;
S delay cells are connected in series in a chain structure and each outputs an input data signal delayed by the delay time. After the stop signal is activated with the data signal of the frontmost delay cell among the S delay cells, The number of cells to which the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal is transmitted among S delay cells at one of the rising edge or falling edge of the first clock signal or the inverted signal of the first clock signal A 2-2 preliminary time value calculating step of calculating a 2-2 preliminary time value using; and
A 2-2 time value calculation step of calculating the 2-2 time value by subtracting the 2-2 preliminary time value from the first time value,
A digital conversion method, wherein S is a natural number of 5 or more.
상기 디지털 변환 방법은,
상기 제 2 스타트-스톱값과 상기 제 1 시간값에 대한 비율을 이용하여 제 2 스타트-스톱 정규화값을 산출하는, 정규화 단계;를 더 포함하되,
상기 시간 차이 생성 단계는,
상기 제 1 스타트-스톱값 및 상기 제 2 스타트-스톱 정규화값을 입력받아, 상기 제 1 시간 차이 신호를 생성하는, 디지털 변환 방법.According to clause 24,
The digital conversion method is,
It further includes a normalization step of calculating a second start-stop normalization value using the ratio of the second start-stop value and the first time value,
The time difference creation step is,
A digital conversion method that receives the first start-stop value and the second start-stop normalization value and generates the first time difference signal.
제 1 오실레이터의 출력 및 제 2 오실레이터의 출력 중 하나로부터 출력된 오실레이터 신호의 주파수를 체배하여 제 1 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 생성 단계;
상기 스타트 신호 및 상기 스톱 신호를 입력받아, 상기 스타트 신호와 상기 스톱 신호 사이의 시간 차이인 제 1 시간 차이 신호를 생성하는 시간 차이 생성 단계;
상기 제 1 오실레이터의 출력 및 상기 제 1 클럭 신호를 입력받아, 상기 제 1 오실레이터의 출력과 상기 제 1 클럭 신호 사이의 오차에 따른, 상기 제 1 시간 차이 신호의 오차를 보정하기 위한 보정 신호를 생성하는 보정 신호 생성 단계; 및
상기 보정 신호 및 상기 제 1 시간 차이 신호를 입력받아, 상기 제 1 시간 차이 신호를 보정한 제 2 시간 차이 신호를 생성하는, 보정 시간 차이 생성 단계;를 포함하되,
상기 클럭 신호 생성 단계는,
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 이용하되, 상기 오실레이터 신호를 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받아 지연하는 제 1 지연 단계;
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 이용하되, 상기 오실레이터 신호를 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받아 지연하는 제 2 지연 단계;
제 1 플립 플롭을 이용하되, 상기 제 1 플립 플롭의 데이터 신호로 상기 제 1 지연 단계의 출력을 입력받고, 상기 제 1 플립 플롭의 클럭 신호로 제 2 지연 단계의 출력을 입력받아, 출력하는 플립 플롭 단계;
상기 오실레이터 신호를 클럭 신호로 입력받고, 상기 제 1 플립 플롭의 출력을 데이터 신호로 입력받아 카운팅하는 제 1 카운팅 단계;를 포함하되,
상기 제 1 카운팅 단계의 출력이 상기 제 2 지연 단계의 제어 신호로 입력되고,
상기 제 2 지연 단계의 제어 신호에 의해, 상기 제 2 지연 단계에 이용되는 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간이 설정되고,
상기 P는 3 이상의 자연수인, 디지털 변환 방법. In a digital conversion method for converting the time difference between a start signal and a stop signal input from at least one sensor into a digital value,
A clock signal generation step of generating a first clock signal by multiplying the frequency of an oscillator signal output from one of the output of the first oscillator and the output of the second oscillator;
A time difference generating step of receiving the start signal and the stop signal and generating a first time difference signal that is a time difference between the start signal and the stop signal;
Receives the output of the first oscillator and the first clock signal, and generates a correction signal to correct the error of the first time difference signal according to the error between the output of the first oscillator and the first clock signal. A correction signal generation step; and
A correction time difference generating step of receiving the correction signal and the first time difference signal and generating a second time difference signal by correcting the first time difference signal,
The clock signal generation step is,
P delay cells are connected in series in a chain structure, each delaying and outputting the input data signal by the delay time, and the frontmost delay cell among the P delay cells receives the oscillator signal as a data signal and delays it. a first delay step;
P delay cells are connected in series in a chain structure, each delaying and outputting the input data signal by the delay time, and the frontmost delay cell among the P delay cells receives the oscillator signal as a data signal and delays it. a second delay stage;
A flip that uses a first flip-flop, receives the output of the first delay stage as a data signal of the first flip-flop, and receives and outputs the output of the second delay stage as a clock signal of the first flip-flop. flop stage;
A first counting step of receiving the oscillator signal as a clock signal and counting the output of the first flip-flop as a data signal,
The output of the first counting step is input as a control signal of the second delay step,
The delay time of each of the P delay cells used in the second delay step is set by the control signal of the second delay step,
A digital conversion method, wherein P is a natural number of 3 or more.
상기 제 1 지연 단계에 이용되는 상기 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간은,
제 1-1 지연 시간 및 제 1-2 지연 시간을 합산한 값을 포함하되,
상기 P개의 지연 셀 각각의 상기 제 1-1 지연 시간은, 모두 동일한 값을 갖고,
상기 제 1 지연 단계에서는,
상기 제 1 지연 단계의 제어 신호를 입력받고, 상기 제 1 지연 단계의 제어 신호에 의해 상기 P개의 지연 셀 각각의 상기 제 1-2 지연 시간을, '0' 또는 상기 P개의 지연 셀 각각의 고유값을 갖도록 설정할 수 있는, 디지털 변환 방법.According to clause 27,
The delay time of each of the P delay cells used in the first delay step is,
Includes the sum of the 1-1 delay time and the 1-2 delay time,
The 1-1 delay times of each of the P delay cells all have the same value,
In the first delay step,
The control signal of the first delay step is input, and the 1-2 delay time of each of the P delay cells is set to '0' or a unique value of each of the P delay cells by the control signal of the first delay step. A digital conversion method that can be set to have a value.
상기 P개의 지연 셀 각각의 고유값은,
해당 지연 셀의 위치가 체인 구조의 후단으로 갈수록 점진적으로 증가하는, 디지털 변환 방법. According to clause 28,
The unique value of each of the P delay cells is,
A digital conversion method in which the position of the corresponding delay cell gradually increases toward the rear of the chain structure.
상기 클럭 신호 생성 단계는,
체인 구조로 직렬로 연결되어 입력된 데이터 신호를 지연 시간만큼 각각 지연하여 출력하는 P개의 지연 셀을 이용하고, 상기 제 1 플립 플롭의 출력을 P개의 지연 셀 중 가장 앞단의 지연 셀이 데이터 신호로 입력받아 지연하는 제 3 지연 단계; 및
상기 제 1 플립 플롭의 출력과 상기 제 3 지연 단계의 출력을 이용하여, 제 1-1 클럭 신호를 생성하는 제 1-1 클럭 신호 생성 단계;를 더 포함하고,
상기 제 3 지연 단계에서는,
상기 제 1 카운팅 단계의 출력을 N으로 나눈 신호를 상기 제 3 지연 단계의 제어 신호로 입력받고, 상기 제 3 지연 단계의 제어 신호에 의해 상기 제 3 지연 단계에 포함된 P개의 지연 셀 각각의 지연 시간이 설정되고,
상기 N은 2 이상의 자연수인, 디지털 변환 방법.
According to clause 27,
The clock signal generation step is,
P delay cells are connected in series in a chain structure, each delaying the input data signal by the delay time to output it, and the output of the first flip-flop is converted into a data signal by the frontmost delay cell among the P delay cells. a third delay stage that receives input and delays it; and
It further includes a 1-1 clock signal generation step of generating a 1-1 clock signal using the output of the first flip-flop and the output of the third delay stage,
In the third delay step,
A signal obtained by dividing the output of the first counting step by N is input as a control signal of the third delay step, and the delay of each of the P delay cells included in the third delay step is determined by the control signal of the third delay step. The time is set,
A digital conversion method, wherein N is a natural number of 2 or more.
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---|---|---|---|
KR1020210167949A KR102677429B1 (en) | 2021-11-30 | Digital converting apparatus of sensor signal and converting method therefor |
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---|---|---|---|---|
JP2009246482A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Advantest Corp | Priority encoder and time digital converter using it, and test device |
JP2011519529A (en) | 2008-04-14 | 2011-07-07 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | Phase digital converter in fully digital phase locked loop |
JP2019507554A (en) | 2016-02-29 | 2019-03-14 | フラウンホーファーゲゼルシャフト ツール フォルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシユング エー.フアー. | Method for frequency correction of oscillator of sensor node of wireless sensor network |
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