KR20190085758A - Time digital converting counter and lidar system comprising the same - Google Patents

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KR20190085758A
KR20190085758A KR1020180004005A KR20180004005A KR20190085758A KR 20190085758 A KR20190085758 A KR 20190085758A KR 1020180004005 A KR1020180004005 A KR 1020180004005A KR 20180004005 A KR20180004005 A KR 20180004005A KR 20190085758 A KR20190085758 A KR 20190085758A
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Abstract

The present invention relates to a time digital conversion counter and to a LiDAR system including the same. The time digital conversion counter comprises: a ring oscillation unit including at least one first type MOS transistor and at least one buffer, the first type MOS transistor, and a NAND gate; a feedback latch unit including a second type different from the first type MOS transistor, a buffer driving the second type MOS transistor, the NAND gate, and an inerter. According to the present invention, without increasing the clock speed, a time difference of an analog signal is precisely counted, thereby increasing the resolution of the distance measured by the LiDAR system.

Description

시간 디지털 변환 카운터 및 이를 포함하는 라이더 시스템{TIME DIGITAL CONVERTING COUNTER AND LIDAR SYSTEM COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a time digital conversion counter and a rider system including the digital conversion counter.

본 발명은 아날로그 특성을 갖는 광신호를 디지털 신호로 변환하는 시간 디지털 변환 카운터 및 이를 포함하는 라이더 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a time digital conversion counter for converting an optical signal having an analog characteristic into a digital signal and a rider system including the same.

라이더 시스템(Lidar System)은 1930년대에 공기 밀도 분석을 위해 처음 나온 기술이다. 이후, 레이더(Radar)와 함께 연구되었으며, 거리의 정밀한 관측이 용이하다는 장점으로 인해 위성, 항공기 등에 탑재되었다. 라이더는 레이저 빛의 입사 단파장, 높은 직진성, 높은 에너지 밀도를 가지는 특성을 이용해 타겟으로부터 산란, 반사된 빛의 ToF(Time of Flight)를 측정한 뒤, ToF를 거리 공식에 대입하여 물체와 라이더 사이의 거리를 계산하는데 사용되고 있다. The Lidar System is the first technology to analyze air density in the 1930s. Since then, it has been studied together with radar, and it has been mounted on satellites, airplanes, etc. due to its advantage of easy observation of distance. The rider measures the ToF (Time of Flight) of the reflected light scattered from the target using characteristics of incident wavelength of laser light, high linearity and high energy density and then assigns ToF to the distance formula to calculate the distance between the object and the rider It is used to calculate the distance.

최근 들어, 라이더 시스템이 정확한 거리 및 대상 식별 정보를 수집하는 특성이 있기 때문에 자율주행차량, 야간 감시, 항공 및 해상탐지 등 많은 분야에서 활용가치가 확대되고 있다. In recent years, since the rider system has a characteristic of collecting accurate distance and object identification information, its value is increasingly utilized in many fields such as autonomous vehicles, night surveillance, air navigation and marine detection.

도 1은 일반적인 라이더 시스템의 구성도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 일반적인 라이더 시스템의 ToF를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a schematic view of a general rider system, and FIG. 2 is a diagram for explaining a method of calculating a ToF of a general rider system.

도 1을 참조하면, 일반적으로 자율주행에 사용되는 라이더 시스템(10)은 송신기(1), 수신기(2), 신호처리 모듈(3)로 구성된다. 송신기(1)는 고출력의 펄스형 레이저를 물체 방향으로 출력하고, 수신기(2)는 출력된 레이저의 반사광을 수신한다. 신호처리 모듈(3)은 레이저가 출력된 시점(start)과 반사광이 수신된 시점(stop) 사이의 시간(ToF)을 디지털 신호로 변환하여 라이더 시스템(10)과 물체 사이의 거리를 획득할 수 있다. Referring to FIG. 1, a rider system 10 generally used for autonomous travel is composed of a transmitter 1, a receiver 2, and a signal processing module 3. The transmitter 1 outputs a pulsed laser with high output in the direction of the object, and the receiver 2 receives the reflected light of the output laser. The signal processing module 3 may convert the time ToF between the start of the laser output and the stop of the reflected light to a digital signal to obtain the distance between the rider system 10 and the object have.

그러나, 아날로그 특성을 갖는 광신호를 디지털 신호로 변환하는 과정에서 광신호를 클럭속도로 카운팅하는 방법을 사용하게 되면 거리 해상도가 정밀하게 획득되지 못하는 문제점이 있다. However, when a method of counting an optical signal at a clock rate in the process of converting an optical signal having analog characteristics into a digital signal is used, there is a problem that the distance resolution can not be precisely acquired.

구체적으로, 도 2와 같이, 실제 ToF 시간(t2-t1)과 클럭속도로 카운팅된 ToF 시간(t4-t3)은 차이가 있고, 이로 말미암아 거리 해상도의 차이가 발생할 수 있다. 이와 같이, 해상도는 시간 디지털 변환 과정에서 카운팅하는 클럭속도에 따라 결정되므로, 클럭속도를 증가시키면 해상도의 정밀도를 높일 수 있다. Specifically, as shown in FIG. 2, there is a difference between the actual ToF time (t2-t1) and the ToF time (t4-t3) counted at the clock rate, which may cause a difference in distance resolution. Since the resolution is determined according to the clock rate counted in the time digital conversion process, increasing the clock speed can increase the resolution accuracy.

대부분의 라이더 시스템에서 전력소모나 오실레이터 문제로 인해 GHz 이하 주기 클럭을 사용하게 되므로, 클록속도를 무한히 증가시켜 해상도의 정밀도를 높이는 것은 전력소모를 증가시키고 오실레이터에 무리를 주는 문제점이 있다. In most rider systems, because of the power supply or oscillator problem, the periodic clock of less than GHz is used. Increasing the clock speed by infinitely increasing the resolution accuracy increases the power consumption and increases the oscillator.

본 발명은 링 오실레이션 회로의 게이트 딜레이를 이용하여 신호의 시간차이를 카운팅하는 시간 디지털 변환 카운터 및 이를 포함하는 라이더 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide a time digital conversion counter for counting a time difference of a signal using a gate delay of a ring oscillation circuit and a rider system including the same.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 시스템은 시스템 클럭 펄스 동기화 신호를 기반으로 하는 제어 신호를 생성하여, 레이저의 송수신을 제어하는 마이크로 제어부, 상기 마이크로 제어부로부터 생성된 제어 신호에 따라 송신 신호를 물체로 전달하는 송신부, 상기 송신부에서 전달된 송신 신호가 상기 물체에서 반사된 신호를 수신 신호로 수신하는 수신부, 및 상기 송신 신호의 시작 시점과 수신 신호의 정지 시점을 미리 설정된 주기로 카운팅하고, 카운팅값을 상기 마이크로 제어부로 전달하는 시간 디지털 변환 카운터(TDC: Time to Digital Converting Counter)를 포함하고, 상기 마이크로 제어부는 상기 카운팅값을 이용하여 상기 물체의 거리를 계산할 수 있다.In order to achieve the above object, a rider system according to an embodiment of the present invention includes a microcontroller for generating a control signal based on a system clock pulse synchronization signal and controlling transmission and reception of a laser, A receiving unit that receives a signal reflected from the object as a received signal and a stopping point of the received signal at a predetermined period And a time to digital conversion counter (TDC) for counting the counted value and transmitting the counted value to the microcontroller. The microcontroller can calculate the distance of the object using the counted value.

또한, 시간 디지털 변환 카운터는 상기 송신 신호를 상기 미리 설정된 주기로 카운팅하는 제1 시간 디지털 변환 카운터, 및 상기 수신 신호를 상기 미리 설정된 주기로 카운팅하는 제2 시간 디지털 변환 카운터를 포함하여 구성될 수 있다.Also, the time digital conversion counter may include a first time digital conversion counter for counting the transmission signal at the predetermined period, and a second time digital conversion counter for counting the reception signal at the predetermined period.

또한, 시간 디지털 변환 카운터는 적어도 하나의 제1 타입의 MOS 트랜지스터와 적어도 하나의 버퍼, 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터, 및 낸드 게이트로 구성되는 링 오실레이션부, 및 상기 제1 타입과 상이한 제2 타입의 MOS 트랜지스터, 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 구동하는 버퍼, 상기 낸드 게이트, 및 인버터로 구성되는 피드백 래치부를 포함하여 구성될 수 있다.Also, the time digital conversion counter may include a ring oscillation section composed of at least one first type of MOS transistor, at least one buffer, the first type of MOS transistor, and a NAND gate, and a second oscillation section different from the first type Type MOS transistor, a buffer for driving the second type of MOS transistor, a NAND gate, and an inverter.

여기서, 링 오실레이션부와 상기 피드백 래치부는 상보적으로 작동할 수 있다. Here, the ring oscillation unit and the feedback latch unit can operate complementarily.

또한, 시작 신호 생성부로부터 제어신호 '0'을 수신하는 경우, 상기 링 오실레이션부는 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터를 온시켜 회로를 링 형태로 연결하고, 상기 피드백 래치부는 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 오프시키고, 상기 시작 신호 생성부로부터 제어신호 '1'을 수신하는 경우, 상기 링 오실레이션부는 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터를 오프시키고, 상기 피드백 래치부는 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 온시켜 회로를 연결할 수 있다.In addition, when the control signal '0' is received from the start signal generation unit, the ring oscillation unit turns on the first type MOS transistor to connect the circuit in a ring form, and the feedback latch unit receives the control signal ' The ring oscillation unit turns off the first type MOS transistor when the transistor is turned off and the control signal '1' is received from the start signal generation unit, and the feedback latch unit turns on the second type MOS transistor So that the circuit can be connected.

여기서, 미리 설정된 주기는 상기 링 오실레이션부를 구성하는 상기 적어도 하나의 제1 타입의 MOS 트랜지스터, 상기 적어도 하나의 버퍼, 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터, 및 낸드 게이트의 지연(delay) 합이 될 수 있다. Here, the predetermined period may be a delay sum of the at least one first type MOS transistor, the at least one buffer, the first type MOS transistor, and the NAND gate constituting the ring oscillation unit have.

또한, 링 오실레이션부는 상기 미리 설정된 주기로 토글링(toggling)한 결과를 카운팅하고, 상기 피드백 래치부는 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 구동하는 버퍼를 통해 지연시간을 유지한 후, 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 온시켜 회로를 연결하고, 상기 카운팅값을 유지할 수 있다.Also, the ring oscillation unit counts a result of toggling at the predetermined period, and the feedback latch unit maintains the delay time through the buffer driving the second type MOS transistor, The MOS transistor can be turned on to connect the circuit, and the count value can be maintained.

또한, 마이크로 제어부는 상기 송신 신호를 출력하기 전에, 상기 시작 신호 발생부에서 '0'과 '1'을 적어도 한 주기이상 출력시키도록 제어하여 상기 시스템 클럭 주기를 측정할 수 있다.Also, the microcontroller may measure the system clock period by controlling the start signal generator to output '0' and '1' for at least one period before outputting the transmission signal.

또한, 마이크로 제어부는 상기 시스템 클럭 주기에 카운팅된 제1 카운터값(Cntcycle), 상기 시스템 클럭에 동기된 제2 카운터값(Cntsync), 상기 링 오실레이션부의 최대주기인 제3 카운터값(CntMaxRing), 및 상기 송신 신호 출력 구간 또는 상기 수신 신호 수신 구간에서 상기 피드백 래치부의 제4 카운터값(CntLatch)을 아래 수학식에 적용하여 상기 시스템 클럭 주기와 상기 송신 신호의 시작 시점 사이의 시간차(X), 상기 시스템 클럭 주기와 상기 수신 신호의 정지 시점 사이의 시간차(X)를 계산할 수 있다.The microcontroller may further include a first counter value (Cnt cycle ) counted in the system clock period, a second counter value (Cnt sync ) synchronized with the system clock, a third counter value (Cnt) that is a maximum cycle of the ring oscillation unit, MaxRing), and the time difference between the transmission signal output section or the start point of the receiving signal reception period of the feedback latch portion the fourth counter value (Cnt latch) to the system clock cycle and the transmission signal by applying the equation below from ( X), a time difference (X) between the system clock period and the stopping point of the received signal can be calculated.

Figure pat00001
Figure pat00001

또한, 마이크로 제어부는 상기 시스템 클럭 주기에 카운팅된 제1 카운터값(Cntcycle), 상기 시스템 클럭에 동기된 제2 카운터값(Cntsync), 및 상기 시스템 클럭 주기와 상기 송신 신호의 시작 시점 사이의 시간차(X), 상기 시스템 클럭 주기와 상기 수신 신호의 정지 시점 사이의 시간차(X)를 아래 수학식에 적용하여 상기 시작 시점과 상기 정지 시점을 산출할 수 있다.The microcontroller may further include a first counter value (Cnt cycle ) counted in the system clock period, a second counter value (Cnt sync ) synchronized with the system clock, and a second counter value The start time and the stop time can be calculated by applying the time difference (X), the time difference (X) between the system clock period and the stop point of the received signal, to the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시간 디지털 변환 카운터는 적어도 하나의 제1 타입의 MOS 트랜지스터와 적어도 하나의 버퍼, 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터, 및 낸드 게이트로 구성되는 링 오실레이션부, 및 상기 제1 타입과 상이한 제2 타입의 MOS 트랜지스터, 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 구동하는 버퍼, 상기 낸드 게이트, 및 인버터로 구성되는 피드백 래치부를 포함한다.In addition, the time digital conversion counter according to another embodiment of the present invention includes a ring oscillation section composed of at least one first type MOS transistor, at least one buffer, the first type of MOS transistor, and a NAND gate, And a feedback latch section composed of a second type MOS transistor different from the first type, a buffer driving the second type MOS transistor, the NAND gate, and an inverter.

본 발명에 의하면, 클럭속도를 증가시키지 않고도 아날로그 신호의 시간 차이를 정밀하게 카운팅하여 라이더 시스템에서 측정하는 거리의 해상도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to increase the resolution of the distance measured by the rider system by accurately counting the time difference of the analog signal without increasing the clock speed.

도 1은 일반적인 라이더 시스템의 구성도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일반적인 라이더 시스템의 ToF를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 시스템의 구성도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시간 디지털 변환 카운터의 회로도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 시스템에서 ToF를 계산하는 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 시스템의 카운팅 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a schematic diagram showing a general rider system.
2 is a diagram for explaining a method of calculating a ToF of a general rider system.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a rider system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIGS. 4 to 6 are diagrams schematically showing a circuit diagram of a time-digital conversion counter according to another embodiment of the present invention.
7 is a timing chart for explaining a method of calculating ToF in a rider system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a result of a counting simulation of a rider system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 시간 디지털 변환 카운터 및 이를 포함하는 라이더 시스템에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a time digital conversion counter and a rider system including the same according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등물 역시 본 발명의 권리 범위에 속한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments are described in detail to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention. Accordingly, equivalents that perform the same functions as the present invention are also within the scope of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 구체적인 실시예들을 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 시스템의 구성도를 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a rider system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 시스템(1000)은 송신기(100), 수신기(200), 및 마이크로 제어부(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 송신기(100)는 지연부(110)와 레이저 송신부(120)를 포함하여 구성되고, 수신기(200)는 검출부(210), 시작 신호 발생부(220), 레이저 수신부(230), 정지 신호 발생부(240), 및 시간 디지털 변환 카운터(250)를 포함하여 구성될 수 있다. 3, a rider system 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a transmitter 100, a receiver 200, and a microcontroller 300. Referring to FIG. The transmitter 100 includes a delay unit 110 and a laser transmission unit 120. The receiver 200 includes a detection unit 210, a start signal generation unit 220, a laser reception unit 230, A generating unit 240, and a time digital conversion counter 250. [

구체적으로, 마이크로 제어부(300)에서 트리거링(Triggering)이 시작되면, 시간 디지털 변환 카운터(250)를 온시키고, 시간 디지털 변환 카운터(250)가 안정화될 수 있도록 지연부(110)에서 시간 지연을 거친 후 레이저 송신부(120)를 통해 레이저를 출력할 수 있다. 레이저 송신부(120)는 타겟 물체를 향해 레이저를 출력할 수 있다. Specifically, when triggering is started in the microcontroller 300, the time-digital conversion counter 250 is turned on, and the time-digital conversion counter 250 is stabilized. And then output the laser through the post-laser transmission unit 120. The laser transmission unit 120 can output a laser toward the target object.

수신기(200)의 검출부(210)는 송신기(100)의 레이저 송신부(120)에서 레이저가 출력되는 것을 감지하고, 시작 신호 발생부(220)는 TDC1(250A)으로 시작(Start) 시간을 카운팅하도록 제어 신호를 발생시킬 수 있다. TDC1(250A)에서 카운팅이 되는 동안 물체에서 반사된 반사광은 레이저 수신부(230)로 수신될 수 있다. 레이저 수신부(230)는 반사광이 수신되면 정지 신호 발생부(240)에서 TDC2(250B)로 정지(Stop) 시간을 카운팅하도록 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 즉, TDC1(250A)는 시작 시점을 미리 설정된 주기로 카운팅하고, TDC2(250B)는 정지 시점을 미리 설정된 주기로 카운팅할 수 있다. 이때, 미리 설정된 주기는 TDC를 구성하는 링 오실레이션 회로를 구성하는 회로 소자들의 딜레이가 될 수 있다. 특히, 미리 설정된 주기는 게이트 딜레이(gate delay)가 될 수 있다. The detector 210 of the receiver 200 senses the laser output from the laser transmitter 120 of the transmitter 100 and the start signal generator 220 counts the start time by the TDC1 250A A control signal can be generated. Reflected light reflected from the object while being counted by the TDC1 250A may be received by the laser receiving unit 230. [ The laser receiving unit 230 may generate a control signal to count the stop time from the stop signal generator 240 to the TDC2 250B when the reflected light is received. That is, the TDC1 250A counts the start time in a preset cycle, and the TDC2 250B counts the stop time in a preset cycle. At this time, the predetermined period may be a delay of the circuit elements constituting the ring oscillation circuit constituting the TDC. In particular, the predetermined period may be a gate delay.

TDC1(250A)과 TDC2(250B)에서 카운팅된 시작 시점과 정지 시점에 대한 카운터값이 마이크로 제어부(300)로 전달되고, 마이크로 제어부(300)는 수신한 카운터값의 차이를 이용하여 거리를 산출할 수 있다. 구체적으로, 마이크로 제어부(300)는 아래 [수학식 1]에 카운터값의 차이를 대입하여 거리를 계산할 수 있다. The counter values for the start time and the stop time counted in the TDC1 250A and the TDC2 250B are transmitted to the microcontroller 300 and the microcontroller 300 calculates the distance using the difference of the received counter value . Specifically, the microcontroller 300 can calculate the distance by substituting the difference of the counter value into the following equation (1).

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, d는 거리, c는 광속, △t는 카운터값의 차이를 나타낸다.Here, d represents the distance, c represents the light flux, and Δt represents the difference of the counter value.

마이크로 제어부(300)는 시스템 클럭 펄스 동기화 신호를 기반으로 하는 제어 신호를 생성하여 레이저의 송수신을 제어할 수 있다. 즉, 마이크로 제어부(300)는 시스템 클럭 펄스와 라이징 타임 또는 폴링 타임이 일치하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 마이크로 제어부(300)는 제어 신호에 따라 출력 신호를 물체로 전달하고, 반사광을 수신 신호로 수신할 수 있다. 이때, 출력 신호의 시작 시점과, 수신 신호의 정지 시점은 시스템 클럭 펄스의 라이징 타임 또는 폴링 타임과 일치하지 않을 수 있다. The microcontroller 300 may generate a control signal based on the system clock pulse synchronization signal to control transmission / reception of the laser. That is, the microcontroller 300 can generate a control signal having a rising time or a polling time coinciding with the system clock pulse. The microcontroller 300 can transmit the output signal to the object and receive the reflected light as the received signal according to the control signal. At this time, the start time of the output signal and the stop time of the received signal may not coincide with the rising time or polling time of the system clock pulse.

본 발명에서는, 출력 신호의 시작 시점과, 수신 신호의 정지 시점이 시스템 클럭 펄스의 라이징 타임 또는 폴링 타임과 불일치하여 정확한 시점을 찾을 수 없는 문제점을 해결하기 위하여, 시간 디지털 변환 카운터(TDC: Time to Digital Converting Counter)(250)를 통해 출력 신호의 시작 시점과, 수신 신호의 정지 시점을 미리 설정된 주기로 카운팅하여 정확한 시점을 찾아낼 수 있다. 이때, 미리 설정된 시간은 TDC를 구성하는 링 오실레이션부의 게이트 지연시간이 될 수 있다. In the present invention, in order to solve the problem that the starting point of the output signal and the stopping point of the received signal are inconsistent with the rising time or the polling time of the system clock pulse, The digital signal can be detected by counting the start point of the output signal and the stop point of the received signal at predetermined intervals through the Digital Converting Counter 250. At this time, the predetermined time may be the gate delay time of the ring oscillation unit constituting the TDC.

시간 디지털 변환 카운터(TDC)(250)는 송신 신호를 미리 설정된 주기로 카운팅하는 제1 시간 디지털 변환 카운터(TDC1)(250A)과 수신 신호를 미리 설정된 주기로 카운팅하는 제2 시간 디지털 변환 카운터(TDC2)(250B)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 시간 디지털 변환 카운터(TDC)는 송신 신호를 처리하는 측에 제1 시간 디지털 변환 카운터(TDC1)(250A)를 구비하고, 수신 신호를 처리하는 측에 제2 시간 디지털 변환 카운터(TDC2)(250B)를 각각 구비할 수 있다. 시간 디지털 변환 카운터(TDC)는 신호의 비트수에 따라 구비되며, 예를 들어, n-bit를 처리하기 위하여 각 비트 당 하나의 링 오실레이션부와 피드백 래치부로 구성된 시간 디지털 변환 카운터 회로가 필요하므로, n개의 시간 디지털 변환 카운터 회로로 구성된 송신신호처리를 위한 하나의 TDC1과 n개의 시간 디지털 변환 카운터 회로로 구성된 수신신호처리를 위한 하나의 TDC2를 구비해야 한다. n개의 시간 디지털 변환 카운터 회로는 MSB(Most Significant Bit)부터 LSB(Least Significant Bit)까지 순차적으로 처리하고, 각각의 카운팅값을 합산하여 전체 카운팅값을 결정할 수 있다. 이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 시간 디지털 변환 카운터의 구성 및 기능을 구체적으로 설명하도록 한다. The time digital conversion counter (TDC) 250 includes a first time digital conversion counter (TDC1) 250A for counting a transmission signal at a predetermined cycle and a second time digital conversion counter (TDC2) 250B. That is, the time digital conversion counter (TDC) includes a first time digital conversion counter (TDC1) 250A on the side for processing the transmission signal and a second time digital conversion counter (TDC2) 250B, respectively. The time digital conversion counter (TDC) is provided according to the number of bits of the signal. For example, in order to process n-bits, a time digital conversion counter circuit composed of one ring oscillation unit and a feedback latch unit is required , one TDC1 for transmission signal processing composed of n time digital conversion counter circuits and one TDC2 for reception signal processing composed of n time digital conversion counter circuits. The n time digital conversion counter circuits sequentially process MSB (Most Significant Bit) to LSB (Least Significant Bit), and can calculate the total count value by summing the respective count values. Hereinafter, the configuration and function of the time-digital conversion counter will be described in detail with reference to Figs. 4 to 6. Fig.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시간 디지털 변환 카운터의 회로도를 개략적으로 도시한 도면이다.FIGS. 4 to 6 are diagrams schematically showing a circuit diagram of a time-digital conversion counter according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시간 디지털 변환 카운터(TDC)(40)는 링 오실레이션부(Ring Oscillation) 및 피드백 래치부(Feedback Latch)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4, a time digital conversion counter (TDC) 40 according to another embodiment of the present invention includes a ring oscillation unit and a feedback latch unit.

링 오실레이션부(RO)는 적어도 하나의 제1 타입의 MOS 트랜지스터(Tr1 내지 TrN)와 적어도 하나의 버퍼(B1 내지 BN), 제1 타입의 MOS 트랜지스터(TrO), 및 낸드 게이트(NAND Gate)(N)로 구성될 수 있다. 이때, 적어도 하나의 제1 타입의 MOS 트랜지스터(Tr1 내지 TrN)와 적어도 하나의 버퍼(B1 내지 BN)는 k번째 비트를 카운팅하기 위하여 각각 (2k-1)개가 필요하다.The ring oscillation unit RO includes at least one first type of MOS transistor Tr1 to TrN, at least one buffer B1 to BN, a first type of MOS transistor TrO, and a NAND gate. (N). At this time, at least one first type of MOS transistor (Tr1 to TrN) and at least one buffer (B1 to BN) need to be ( 2k- 1) in order to count the kth bit.

피드백 래치부(FL)는 제1 타입과 상이한 제2 타입의 MOS 트랜지스터(TrL), 제2 타입의 MOS 트랜지스터(TrL)를 구동하는 버퍼(BL), 낸드 게이트(NAND Gate)(N), 및 인버터(I)로 구성될 수 있다. The feedback latch section FL includes a second type of MOS transistor TrL which is different from the first type, a buffer BL which drives the second type of MOS transistor TrL, a NAND gate N, And an inverter (I).

링 오실레이션부(RO)를 구성하는 트랜지스터와 피드백 래치부(FL)를 구성하는 트랜지스터는 서로 다른 타입으로, 예를 들어, 적어도 하나의 제1 타입의 MOS 트랜지스터(Tr1 내지 TrN)가 PMOS 트랜지스터인 경우, 제2 타입의 MOS 트랜지스터(TrL)는 NMOS 트랜지스터가 된다. 반대로, 적어도 하나의 제1 타입의 MOS 트랜지스터(Tr1 내지 TrN)가 NMOS 트랜지스터인 경우, 제2 타입의 MOS 트랜지스터(TrL)는 PMOS 트랜지스터가 된다. The transistors constituting the ring oscillation section RO and the transistors constituting the feedback latch section FL are of different types. For example, at least one of the first-type MOS transistors Tr1 to TrN is a PMOS transistor The second type of MOS transistor TrL becomes an NMOS transistor. Conversely, when at least one of the first-type MOS transistors Tr1 to TrN is an NMOS transistor, the second-type MOS transistor TrL becomes a PMOS transistor.

링 오실레이션부(RO)와 피드백 래치부(FL)는 상보적으로 작동한다. 구체적으로, 링 오실레이션부(RO)가 링 형태로 회로가 연결되어 카운팅 동작이 수행되는 경우, 피드백 래치부(FL)는 트랜지스터가 오프되어 회로 연결이 끊긴 상태로 유지된다. 반대로, 링 오실레이션부(RO)의 카운팅 동작이 종료하여 트랜지스터가 오프되면, 피드백 래치부(FL)의 트랜지스터는 연결되어 폐루프를 형성함으로써 링 오실레이션부(RO)의 카운팅값을 유지할 수 있다. The ring oscillation portion RO and the feedback latch portion FL operate in a complementary manner. Specifically, when the circuit is connected to the ring oscillation part RO in the form of a ring, and the counting operation is performed, the feedback latch part FL is turned off and the circuit is disconnected. Conversely, when the counting operation of the ring oscillation unit RO ends and the transistor is turned off, the transistors of the feedback latch unit FL are connected to form a closed loop to maintain the count value of the ring oscillation unit RO .

링 오실레이션부(RO)를 구성하는 트랜지스터가 PMOS 트랜지스터이고, 피드백 래치부(FL)를 구성하는 트랜지스터가 NMOS 트랜지스터인 경우, 제어신호에 따른 동작을 구체적으로 설명하도록 한다. When the transistor constituting the ring oscillation portion RO is a PMOS transistor and the transistor constituting the feedback latch portion FL is an NMOS transistor, the operation according to the control signal will be described in detail.

링 오실레이션부(RO)는 시작 신호 생성부로부터 제어신호(Init-sig) '0'을 수신하는 경우, 제1 타입의 MOS 트랜지스터(Tr1 내지 TrN, TrO)를 온시켜 회로를 링 형태로 연결하고, 피드백 래치부(FL)는 제2 타입의 MOS 트랜지스터(TrL)를 오프시킬 수 있다. 또한, 시작 신호 생성부로부터 제어신호(Init-sig) '1'을 수신하는 경우, 링 오실레이션부(RO)는 제1 타입의 MOS 트랜지스터(Tr1 내지 TrN, TrO)를 오프시키고, 피드백 래치부(FL)는제2 타입의 MOS 트랜지스터(TrL)를 온시켜 회로를 연결할 수 있다. 이때, 링 오실레이션부(RO)의 미리 설정된 주기(카운팅 주기)는 링 오실레이션부(RO)를 구성하는 적어도 하나의 PMOS 트랜지스터(Tr1 내지 TrN), 적어도 하나의 버퍼(B1 내지 BN), PMOS 트랜지스터(TrO), 및 낸드 게이트(N)의 지연(delay) 합이 될 수 있다. 링 오실레이션부(RO)는 상기의 미리 설정된 주기로 토글링(toggling)한 결과를 카운팅한다. 카운팅이 완료되면, 피드백 래치부(FL)는 NMOS 트랜지스터(TrL)를 온시켜 회로를 연결하고, 카운팅값을 유지할 수 있다. 이 경우, PMOS 트랜지스터(Tr1 내지 TrN)와 NMOS 트랜지스터(TrL)는 동시에 Start-gen 제어신호가 인가되어 구동되므로, 공유하는 A, B 지점의 값이 C로 전파되어 양지점의 값이 충돌하게 된다. 따라서, 피드백 래치부(FL)가 동작하기 전에 링 오실레이션부(RO)의 A, B 지점의 값이 휘발될 정도의 지연 시간을 가진 후 피드백 래치부(FL)를 동작시켜야 회로가 안정적으로 동작할 수 있다. 즉, 회로의 안정성을 위하여, 피드백 래치부(FL)는 NMOS 트랜지스터(TrL)를 구동하는 버퍼(BL)를 통해 지연시간을 유지한 후, NMOS 트랜지스터(TrL)를 온시킬 수 있다. The ring oscillation unit RO turns on the first-type MOS transistors Tr1 to TrN and TrO when the control signal Init-sig '0' is received from the start signal generator, , And the feedback latch section FL can turn off the second-type MOS transistor TrL. In addition, when receiving the control signal (Init-sig) '1' from the start signal generation unit, the ring oscillation unit RO turns off the first-type MOS transistors Tr1 to TrN and TrO, (FL), the second type of MOS transistor TrL can be turned on to connect the circuit. At this time, the predetermined period (counting period) of the ring oscillation unit RO is at least one of the PMOS transistors Tr1 to TrN, the at least one buffer B1 to BN, the PMOS transistors Tr1 to TrN constituting the ring oscillation unit RO, The delay of the transistor TrO, and the delay of the NAND gate N, for example. The ring oscillation unit RO counts the result of toggling at the predetermined period. When counting is completed, the feedback latch section FL can turn on the NMOS transistor TrL to connect the circuit and maintain the count value. In this case, since the PMOS transistors Tr1 to TrN and the NMOS transistor TrL are simultaneously driven by the Start-gen control signal, the values of the shared A and B points are propagated to C, . Therefore, the feedback latch unit FL must be operated after having a delay time such that the values of the points A and B of the ring oscillation unit RO are volatilized before the feedback latch unit FL operates, can do. That is, for stability of the circuit, the feedback latch section FL can turn on the NMOS transistor TrL after maintaining the delay time through the buffer BL for driving the NMOS transistor TrL.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시간 디지털 변환 카운터(TDC)(40)는 n개의 비트를 카운팅하기 위하여 n개의 시간 디지털 변환 카운터(40A 내지 40N)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5, a time digital conversion counter (TDC) 40 according to another embodiment of the present invention may include n time digital conversion counters 40A to 40N for counting n bits .

n비트 각각의 시간 디지털 변환 카운터는 몇번째(k) 비트인지에 따라 카운팅을 위한 트랜지스터와 버퍼의 개수, 즉, 적어도 하나의 제1 타입의 MOS 트랜지스터(Tr1 내지 TrN)와 적어도 하나의 버퍼(B1 내지 BN)가 각각 (2k-1)개로 달라질 수 있다. 즉, bit0에 대응하는 시간 디지털 변환 카운터 회로는 40A와 같이 PMOS 트랜지스터와 버퍼가 포함되지 않고, bit1은 40B와 같이 PMOS 트랜지스터가 1개, 버퍼가 1개 포함되고, bit2는 PMOS 트랜지스터가 3개, 버퍼가3개 포함되며, bit(n-1)은 PMOS가 (2n-1)개, 버퍼가 (2n-1)개 포함된다. 시간 디지털 변환 카운터는 LSB의 카운팅값(Cnt(0))부터 n번째 MSB의 카운팅값(Cnt(n-1))을 더하여 전체 카운팅값(Cnt(T))를 산출할 수 있다. Each of the n-bit time digital conversion counters includes a number of transistors and buffers for counting, that is, at least one first type of MOS transistor (Tr1 to TrN) and at least one buffer (B1 To BN) can be changed to (2 k -1), respectively. That is, the time digital conversion counter circuit corresponding to bit 0 does not include a PMOS transistor and a buffer as in 40A, and bit 1 includes one PMOS transistor and one buffer as in 40B, bit 2 includes three PMOS transistors, and a buffer comprising 3, is bit (n-1) comprises two PMOS is (2 n -1) one, the buffer is (2 n -1). The time digital conversion counter can calculate the total count value Cnt (T) by adding the count value Cnt (n-1) of the n-th MSB from the count value Cnt (0) of LSB.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시간 디지털 변환 카운터(TDC)(40)는 송신 신호의 시작 시점을 카운팅하는 제1 시간 디지털 변환 카운터(TDC1)(250A) 및 수신 신호의 정지 시점을 카운팅하는 제2 시간 디지털 변환 카운터(TDC2)(250B)를 구비할 수 있다. Referring to FIG. 6, a time digital conversion counter (TDC) 40 according to another embodiment of the present invention includes a first time digital conversion counter (TDC1) 250A for counting the start time of a transmission signal, And a second time digital conversion counter (TDC2) 250B for counting the time.

제1 시간 디지털 변환 카운터(TDC1)(250A) 및 제2 시간 디지털 변환 카운터(TDC2)(250B)는 N비트의 신호를 카운팅하기 위하여, N개의 TDC(40A 내지 40N)를 각각 구비할 수 있다. 이때, 제1 시간 디지털 변환 카운터(TDC1)(250A)는 Start-gen 제어신호에 따라 N개의 TDC(40A 내지 40N)를 사용하여 시작 시점을 카운팅하여 전체 카운팅값 Cnt(T)를 산출할 수 있다. 마찬가지로, 제2 시간 디지털 변환 카운터(TDC1)(250B)는 Stop-gen 제어신호에 따라 N개의 TDC(40A' 내지 40N')를 사용하여 정지 시점을 카운팅하여 전체 카운팅값 Cnt(T)'를 산출할 수 있다. 이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여, TDC에서 산출된 카운팅값을 이용하여 거리를 산출하는 과정을 상세히 설명하도록 한다. The first time digital conversion counter (TDC1) 250A and the second time digital conversion counter (TDC2) 250B may each include N TDCs 40A to 40N to count N-bit signals. At this time, the first time digital conversion counter (TDC1) 250A can calculate the total count value Cnt (T) by counting the start time using the N TDCs 40A to 40N according to the Start-gen control signal . Similarly, the second time digital conversion counter (TDC1) 250B counts the stop time using the N TDCs 40A 'to 40N' according to the Stop-gen control signal to calculate the total count value Cnt (T) ' can do. Hereinafter, the process of calculating the distance using the count value calculated in the TDC will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 9. FIG.

도 7 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 시스템에서 ToF를 계산하는 방법을 설명하기 위한 타이밍도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 시스템의 카운팅 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. FIGS. 7 to 8 are timing charts for explaining a method of calculating a ToF in the rider system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing a result of counting simulation of the rider system according to an embodiment of the present invention to be.

도 7을 참조하면, 마이크로 제어부는 송신 신호를 출력하기 전에, 시작 신호 발생부에서 '0'과 '1'을 적어도 한 주기이상 출력시키도록 제어하여 시스템 클럭 주기를 측정할 수 있다. Referring to FIG. 7, the microcontroller can measure the system clock period by controlling '0' and '1' in the start signal generator to output at least one cycle before outputting the transmission signal.

일반적으로, 게이트 각각의 딜레이가 일정하지 않기 때문에 링 오실레이팅 주기가 변할 수 있다. 따라서, Init-sig 신호와 Start-gen 신호를 이용하여 시스템을 먼저 테스트할 수 있다. 이러한 테스트 과정(Test1, Test2)은 다수회 수행될 수 있고, 수행 결과를 평균하여 시스템 클럭 주기로 결정할 수 있다. In general, the ring oscillation period can vary because the delay of each gate is not constant. Therefore, the system can be tested first using the Init-sig signal and the Start-gen signal. These test procedures (Test1 and Test2) may be performed a plurality of times, and the results of the tests may be averaged to determine the system clock cycle.

타이밍도에서 Init 모드는 초기화 동작, Active 모드는 링 오실레이션부가 동작하는 구간, Idle 모드는 피드백 래치부가 동작하는 구간을 의미한다. 이러한 테스트 과정을 거친후, 송신 신호(Start)의 시작 시점을 측정하는 과정(Measure)을 처리할 수 있다. In the timing diagram, the Init mode indicates an initializing operation, the Active mode indicates a period during which the ring oscillation unit operates, and the Idle mode indicates a period during which the feedback latch unit operates. After this test process, the process of measuring the start time of the transmission signal Start can be processed.

마이크로 제어부는 시스템 클럭 주기에 카운팅된 제1 카운터값(Cntcycle), 시스템 클럭에 동기된 제2 카운터값(Cntsync), 링 오실레이션부의 최대주기인 제3 카운터값(CntMaxRing), 및 송신 신호 출력 구간 또는 수신 신호 수신 구간에서 피드백 래치부의 제4 카운터값(CntLatch)을 아래 [수학식 2]에 적용하여 시스템 클럭 주기와 송신 신호의 시작 시점 사이의 시간차(X), 시스템 클럭 주기와 수신 신호의 정지 시점 사이의 시간차(X)를 계산할 수 있다. The microcontroller includes a first counter value (Cnt cycle ) counted in the system clock period, a second counter value (Cnt sync ) synchronized with the system clock, a third counter value (Cnt MaxRing ) which is the maximum period of the ring oscillation section, (Cnt Latch ) of the feedback latch unit in the signal output period or the reception signal reception period is applied to the following equation (2) to calculate the time difference (X) between the system clock period and the transmission signal start point, the system clock period The time difference X between the stopping points of the received signals can be calculated.

Figure pat00004
Figure pat00004

마이크로 제어부는 시스템 클럭 주기에 카운팅된 제1 카운터값(Cntcycle), 시스템 클럭에 동기된 제2 카운터값(Cntsync), 및 시스템 클럭 주기와 송신 신호의 시작 시점 사이의 시간차(X), 시스템 클럭 주기와 수신 신호의 정지 시점 사이의 시간차(X)를 아래 [수학식 3]에 적용하여 시작 시점과 정지 시점을 산출할 수 있다. The microcontroller calculates a time difference (X) between the first counter value (Cnt cycle ) counted in the system clock period, the second counter value (Cnt sync ) synchronized with the system clock, and the start point of the transmission clock and the system clock period, The start time and the stop time can be calculated by applying the time difference (X) between the clock period and the stop point of the received signal to the following equation (3).

Figure pat00005
Figure pat00005

도 8을 참조하면, 제1 카운터값(Cntcycle), 제2 카운터값(Cntsync), 제3 카운터값(CntMaxRing), 및 제4 카운터값(CntLatch)을 타이밍도에 표시하였다. Referring to FIG. 8, the first counter value Cnt cycle , the second counter value Cnt sync , the third counter value Cnt MaxRing , and the fourth counter value Cnt Latch are shown in the timing diagrams.

도 9를 참조하면, 하나의 시스템 클럭 동안 5bits에 대한 신호를 카운팅한 시뮬레이션 결과로, 제1 카운터값(Cntcycle)은 21이고, 제3 카운터값(CntMaxRing)은 25으로 32이고, 제4 카운터값(CntLatch)은 23인 것을 알수 있다. Referring to FIG. 9, as a result of simulation in which signals for 5 bits are counted during one system clock, the first counter value Cnt cycle is 21, the third counter value Cnt MaxRing is 32 by 2 5 , 4 Counter value (Cnt Latch ) is 23.

이 경우, 상기 [수학식 2]에 따라 X값을 계산하면 아래와 같이 '2'가 된다.In this case, the X value is calculated according to the above-mentioned formula (2), and the value becomes 2 as follows.

X=23-(21×1)%32=23-21=2X = 23- (21 x 1) 32% = 23-21 = 2

X=2를 [수학식 3]에 대입하면, Starttime=(21×1)+2=23이다.Substituting X = 2 into (3), Starttime = (21 x 1) + 2 = 23.

마찬가지 방법으로, Stoptime을 산출한 후, "Stoptime-Starttime"으로 거리를 산출할 수 있다. Likewise, after calculating the Stoptime, you can calculate the distance with "Stoptime-Starttime".

본 발명에 따르면, 클럭 속도를 증가시키지 않고도 거리의 해상도를 증가시킬 수 있다. According to the present invention, the resolution of the distance can be increased without increasing the clock speed.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention may be embodied otherwise without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

1000: 라이더 시스템 100: 송신기
200: 수신기 300: 마이크로 제어부
110: 지연부 120: 레이저 송신부
210: 검출부 220: 시작 신호 발생부
230: 레이저 수신부 240: 정지 신호 발생부
250: 시간 디지털 변환 카운터1000: Rider system 100: Transmitter
200: receiver 300: microcontroller
110: Delay unit 120: Laser transmission unit
210: detecting unit 220: starting signal generating unit
230: laser receiver 240: stop signal generator
250: Time Digital Conversion Counter

Claims (12)

시스템 클럭 펄스 동기화 신호를 기반으로 하는 제어 신호를 생성하여, 레이저의 송수신을 제어하는 마이크로 제어부;
상기 마이크로 제어부로부터 생성된 제어 신호에 따라 송신 신호를 물체로 전달하는 송신부;
상기 송신부에서 전달된 송신 신호가 상기 물체에서 반사된 신호를 수신 신호로 수신하는 수신부; 및
상기 송신 신호의 시작 시점과 수신 신호의 정지 시점을 미리 설정된 주기로 카운팅하고, 카운팅값을 상기 마이크로 제어부로 전달하는 시간 디지털 변환 카운터(TDC: Time to Digital Converting Counter);
를 포함하고,
상기 마이크로 제어부는, 상기 카운팅값을 이용하여 상기 물체의 거리를 계산하는, 라이더 시스템.
A microcontroller for generating a control signal based on the system clock pulse synchronization signal and controlling transmission and reception of the laser;
A transmitter for transmitting a transmission signal to an object according to a control signal generated from the microcontroller;
A receiver for receiving a signal reflected from the object as a transmission signal transmitted from the transmitter; And
A Time to Digital Converting Counter (TDC) for counting a start point of the transmission signal and a stop point of the reception signal at predetermined intervals and transmitting a count value to the microcontroller;
Lt; / RTI >
And the microcontroller calculates the distance of the object using the count value.
제1항에 있어서,
상기 시간 디지털 변환 카운터는,
상기 송신 신호를 상기 미리 설정된 주기로 카운팅하는 제1 시간 디지털 변환 카운터; 및
상기 수신 신호를 상기 미리 설정된 주기로 카운팅하는 제2 시간 디지털 변환 카운터;를 포함하여 구성되는, 라이더 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the time digital conversion counter comprises:
A first time digital conversion counter for counting the transmission signal at the predetermined cycle; And
And a second time digital conversion counter for counting the received signal at the predetermined period.
제1항에 있어서,
상기 시간 디지털 변환 카운터는,
적어도 하나의 제1 타입의 MOS 트랜지스터와 적어도 하나의 버퍼, 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터, 및 낸드 게이트로 구성되는 링 오실레이션부; 및
상기 제1 타입과 상이한 제2 타입의 MOS 트랜지스터, 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 구동하는 버퍼, 상기 낸드 게이트, 및 인버터로 구성되는 피드백 래치부;를 포함하여 구성되는, 라이더 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the time digital conversion counter comprises:
A ring oscillation section composed of at least one first type of MOS transistor, at least one buffer, the first type of MOS transistor, and a NAND gate; And
And a feedback latch section composed of a second type MOS transistor different from the first type, a buffer for driving the second type MOS transistor, the NAND gate, and an inverter.
제3항에 있어서,
상기 링 오실레이션부와 상기 피드백 래치부는 상보적으로 작동하는, 라이더 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the ring oscillation section and the feedback latch section operate complementarily.
제3항에 있어서,
시작 신호 생성부로부터 제어신호 '0'을 수신하는 경우, 상기 링 오실레이션부는 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터를 온시켜 회로를 링 형태로 연결하고, 상기 피드백 래치부는 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 오프시키고,
상기 시작 신호 생성부로부터 제어신호 '1'을 수신하는 경우, 상기 링 오실레이션부는 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터를 오프시키고, 상기 피드백 래치부는 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 온시켜 회로를 연결하는, 라이더 시스템.
The method of claim 3,
When the control signal '0' is received from the start signal generating unit, the ring oscillation unit turns on the first type MOS transistor to connect the circuit in a ring form, and the feedback latch unit receives the control signal '0' Off,
When receiving the control signal '1' from the start signal generating unit, the ring oscillation unit turns off the first type MOS transistor, and the feedback latch unit turns on the second type MOS transistor to connect the circuit , The rider system.
제5항에 있어서,
상기 미리 설정된 주기는, 상기 링 오실레이션부를 구성하는 상기 적어도 하나의 제1 타입의 MOS 트랜지스터, 상기 적어도 하나의 버퍼, 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터, 및 낸드 게이트의 지연(delay) 합인, 라이더 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the predetermined period is a delay sum of the at least one first type MOS transistor constituting the ring oscillation unit, the at least one buffer, the first type MOS transistor and the NAND gate, .
제6항에 있어서,
상기 링 오실레이션부는, 상기 미리 설정된 주기로 토글링(toggling)한 결과를 카운팅하고,
상기 피드백 래치부는 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 구동하는 버퍼를 통해 지연시간을 유지한 후, 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 온시켜 회로를 연결하고, 상기 카운팅값을 유지하는, 라이더 시스템.
The method according to claim 6,
Wherein the ring oscillation unit counts a result of toggling at the predetermined cycle,
Wherein the feedback latch unit holds the delay time through the buffer driving the second type of MOS transistor and then turns on the second type of MOS transistor to connect the circuit and maintain the count value.
제5항에 있어서,
상기 마이크로 제어부는, 상기 송신 신호를 출력하기 전에, 상기 시작 신호 발생부에서 '0'과 '1'을 적어도 한 주기이상 출력시키도록 제어하여 상기 시스템 클럭 주기를 측정하는, 라이더 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the microcontroller measures the system clock cycle by controlling the start signal generator to output '0' and '1' for at least one or more cycles before outputting the transmission signal.
제8항에 있어서,
상기 마이크로 제어부는, 상기 시스템 클럭 주기에 카운팅된 제1 카운터값(Cntcycle), 상기 시스템 클럭에 동기된 제2 카운터값(Cntsync), 상기 링 오실레이션부의 최대주기인 제3 카운터값(CntMaxRing), 및 상기 송신 신호 출력 구간 또는 상기 수신 신호 수신 구간에서 상기 피드백 래치부의 제4 카운터값(CntLatch)을 아래 수학식에 적용하여 상기 시스템 클럭 주기와 상기 송신 신호의 시작 시점 사이의 시간차(X), 상기 시스템 클럭 주기와 상기 수신 신호의 정지 시점 사이의 시간차(X)를 계산하는, 라이더 시스템.
Figure pat00006

9. The method of claim 8,
The microcontroller includes a first counter value (Cnt cycle ) counted in the system clock period, a second counter value (Cnt sync ) synchronized with the system clock, a third counter value (Cnt) that is the maximum period of the ring oscillation unit MaxRing), and the time difference between the transmission signal output section or the start point of the receiving signal reception period of the feedback latch portion the fourth counter value (Cnt latch) to the system clock cycle and the transmission signal by applying the equation below from ( X), and calculates a time difference (X) between the system clock period and the stop point of the received signal.
Figure pat00006

 제9항에 있어서,
상기 마이크로 제어부는, 상기 시스템 클럭 주기에 카운팅된 제1 카운터값(Cntcycle), 상기 시스템 클럭에 동기된 제2 카운터값(Cntsync), 및 상기 시스템 클럭 주기와 상기 송신 신호의 시작 시점 사이의 시간차(X), 상기 시스템 클럭 주기와 상기 수신 신호의 정지 시점 사이의 시간차(X)를 아래 수학식에 적용하여 상기 시작 시점과 상기 정지 시점을 산출하는, 라이더 시스템.
Figure pat00007

10. The method of claim 9,
The microcontroller includes a first counter value (Cnt cycle ) counted in the system clock period, a second counter value (Cnt sync ) synchronized with the system clock, and a second counter value Wherein the start time and the stop time are calculated by applying a time difference (X), a time difference (X) between the system clock period and a stop point of the received signal, to the following equation.
Figure pat00007

 적어도 하나의 제1 타입의 MOS 트랜지스터와 적어도 하나의 버퍼, 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터, 및 낸드 게이트로 구성되는 링 오실레이션부; 및
상기 제1 타입과 상이한 제2 타입의 MOS 트랜지스터, 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 구동하는 버퍼, 상기 낸드 게이트, 및 인버터로 구성되는 피드백 래치부;를 포함하는, 시간-디지털 변환 카운터.
A ring oscillation section composed of at least one first type of MOS transistor, at least one buffer, the first type of MOS transistor, and a NAND gate; And
And a feedback latch comprising a second type of MOS transistor different from the first type, a buffer for driving the second type of MOS transistor, the NAND gate, and an inverter.
제11항에 있어서,
시작 신호 생성부로부터 제어신호 '0'을 수신하는 경우, 상기 링 오실레이션부는 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터를 온시켜 회로를 링 형태로 연결하고, 상기 피드백 래치부는 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 오프시키고,
상기 시작 신호 생성부로부터 제어신호 '1'을 수신하는 경우, 상기 링 오실레이션부는 상기 제1 타입의 MOS 트랜지스터를 오프시키고, 상기 피드백 래치부는 상기 제2 타입의 MOS 트랜지스터를 온시켜 회로를 연결하는, 시간-디지털 변환 카운터.12. The method of claim 11,
When the control signal '0' is received from the start signal generating unit, the ring oscillation unit turns on the first type MOS transistor to connect the circuit in a ring form, and the feedback latch unit receives the control signal '0' Off,
When receiving the control signal '1' from the start signal generating unit, the ring oscillation unit turns off the first type MOS transistor, and the feedback latch unit turns on the second type MOS transistor to connect the circuit , A time-to-digital conversion counter.
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