WO2007077059A1 - Ring oscillator arrangement having time quanta which are shortened in comparison with gate operating times - Google Patents

Ring oscillator arrangement having time quanta which are shortened in comparison with gate operating times Download PDF

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WO2007077059A1
WO2007077059A1 PCT/EP2006/068893 EP2006068893W WO2007077059A1 WO 2007077059 A1 WO2007077059 A1 WO 2007077059A1 EP 2006068893 W EP2006068893 W EP 2006068893W WO 2007077059 A1 WO2007077059 A1 WO 2007077059A1
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oscillator
ring
elements
arrangement according
ring oscillator
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/068893
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German (de)
French (fr)
Inventor
Siegbert Steinlechner
Andreas Tritschler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/01Details
    • H03K3/012Modifications of generator to improve response time or to decrease power consumption
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/03Astable circuits
    • H03K3/0315Ring oscillators

Definitions

  • the invention relates generally to the technical field of analog / digital converters and, more particularly, to a ring oscillator arrangement particularly for use in such converters according to the preamble of claim 1.
  • ADCs analog-to-digital converters
  • digital time-measuring methods time-to-digital converters
  • ring oscillators consisting of digital basic components (inverters, NAND, NOR, etc.) are used.
  • the gate transit time of the basic digital components therefore determines the temporal resolution of the converter.
  • a ring oscillator arrangement according to the invention should preferably use only functionally similar circuit elements in order to ensure or improve the linearity of the respective converter.
  • a minimal effort in the calculation of the duration of the measurement from the counter value of a circulation counter and the ring oscillator state is to be made possible.
  • the ring oscillator arrangement according to the invention can preferably be implemented in a converter as described above, thereby enabling the realization of improved A / D converters or time measuring methods compared to the prior art. It should be noted, however, that the field of application is not limited in principle to the aforementioned converter and also all other possible electronic as well as non-electronic
  • FIG. 1 shows a basic electronic circuit of logic elements of a ring oscillator with circulation counter according to the prior art
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the ring oscillator according to the invention for differential
  • the edge profile after a passage of the three inverters 100-110 is now from logic "high” to "low” and thus vice versa to the edge described in the previous paragraph.
  • the edge thus propagates infinitely long through the inverter ring 100.
  • Oscillation is consequently formed by two flank rounds.
  • the edge is started by triggering mechanisms (NAND or NOR elements).
  • the outputs of the logic gates are sampled at a stop signal. Due to the sampled outputs of the logic gates, the phase of the oscillation for
  • Sampling time to be determined.
  • a quantization (decision) of the analog sampled signal level of the inverter outputs either to "high” or to "low".
  • the resulting logic levels of the inverter outputs form the state of the ring oscillator at the instant of sampling. Since one period consists of two edge revolutions, the number of possible states of the ring oscillator corresponds to twice the number of gates. These states divide the period of the oscillator into time quanta corresponding to the gate delay.
  • the number of cycles passed through is counted by means of the circulation counter 115. Also, the circulation counter 115 is scanned at a stop signal. Therefore, one multiplies the current count (i.e., value) of the circulating counter
  • the quantized time period results from the multiplication of this total number with the gate transit time (time quantum).
  • the runtime of the gates is current or voltage dependent. By the number of gates connected during a known period of time, the applied voltage can be determined. The procedure in this application is based on the time measurement method.
  • the edge states of ring 100-110 subdivide one round of finer one.
  • the ring state can therefore be interpreted as the fractional part of the count value of the circulation counter. Since the binary number system is usually used in digital technology, it is advantageous if the number of states of the ring oscillator corresponds to a power of two (2 n ). In this case, the binary representation of the ring state can be attached directly to the binary value of the circulation counter, whereby a complex calculation is omitted, because it applies in this embodiment:
  • Delay element as possible causes the same time delay, so that the refinement of a period is approximately equidistant (linearity of the characteristic).
  • An additional wiring for the synchronization increases the implementation effort.
  • the delay behavior of individual gates is affected, which affects the linearity.
  • a first embodiment of the ring oscillator arrangement according to the invention is shown in FIG. 2 and, for the reasons mentioned above, preferably also consists of an odd number N R of inverters (NAND, NOR if initialization required).
  • the arrangement according to the invention therefore fulfills the above-described oscillation condition for
  • each oscillator ring element 200-210 excite respectively the corresponding follower element 205, 210 and 200 in the oscillator ring 200, 205, 210 and a respective delay chain 215-235, 240-270 and 275-300
  • Oscillator ring 200-210 and in delay chains 215-300 are identical to Oscillator ring 200-210 and in delay chains 215-300.
  • the numbers '1' to '8' represent the signal taps relevant for the evaluation of the oscillator state.
  • Ring elements 200 - 210 selected. Relative to the time of an edge change at the position '1' in the ring, after the time interval ⁇ t an edge change takes place at position '2' in the second delay chain 240-270.
  • the interval .DELTA.t is chosen in the embodiment so that 2 n intervals a flank circulation T F of Match ring.
  • a flank circulation is divided equidistantly into 2 n intervals.
  • edge change (rising or falling) is identical within a flank revolution at all positions, 1 'to 2 n . As a result, when scanning the signal taps to this
  • Positions, 1 'to, 2 n ' the corresponding interval are identified by simple decoding and converted into a binary number representation. Since there are 2 n intervals in total, the resulting result can be directly appended to the binary value of the circular counter 115 (not shown in FIG. 2) (see FIG. 1). This composite binary value represents the total number of time quanta ⁇ t elapsed during the measurement period.
  • Run-time difference ⁇ t used. If one selects another ring inverter output for the position '1', ie the output of the inverter 200 or 205, this results in turn in other positions '2' to '2 n ', by which a flank rotation shifted by T R is subdivided. Overall, there are N R possibilities which are shifted from each other by T R.
  • the length ⁇ ⁇ / N R occurs after each interval to an output of the inverter 200th
  • N R the number of the transit time difference. It is sufficient to use one of the N R options to achieve a desired temporal resolution.
  • the exemplary embodiment of the ring oscillator according to the invention shown in FIG. 2 can be dimensioned arbitrarily by the choice of the parameters N R and n. Thus, further variants of the ring oscillator shown in FIG. 2 are possible. If one of the three delay chains 215-300 is lengthened, the result is sufficient if the length is sufficient
  • Edge change in the rear part of this extended delay chain and in the front part of a different delay chain is sufficient to cover all times of the edge changes of the ring oscillator 200-300 shown in FIG. 2, which results in a further variant of the ring oscillator arrangement according to the invention.
  • the second embodiment relates to ring oscillators with differential logic.
  • the circuit elements of such oscillators each have two inputs and outputs.
  • the logic signal (above-described "edge signal") is interpreted by the formation of the difference signal of the two outputs. By interchanging the nodes in the difference formation, an inversion of the signal can be achieved without a modification of the respective circuit element being necessary.
  • the above-described delay chains are used even more efficiently in the case of the differential ring oscillators than in the first exemplary embodiment.
  • the gate transit time of the ring elements is subdivided into 2 n intermediate intervals. The quotient of T R and ⁇ t thus results in 2 n .
  • each gate output of an oscillator ring formed from four oscillator elements 400-415 for connection to a respective one of seven delay elements, and preferably from the functionally identical oscillator elements (such as 400-415). formed delay chain 420 -
  • This ring oscillator arrangement can also be scaled arbitrarily by means of the variables N R and n. Likewise, the times of the edge changes of other delay chains can be covered by a corresponding extension of a single delay chain.
  • time quanta ⁇ t which represent integer multiples of the gate transit time T R divided by a power of two (see following equations).
  • the number of elapsed time quanta ⁇ t is determined instead of the number of elapsed gate transit times.
  • Characteristic for the use of this principle is that the quantization of the measurement duration is smaller than the technologically achievable gate running time T R.
  • ⁇ t / T R 1/2 n
  • the ring oscillator arrangements shown in FIGS. 2 and 3 can be used for time measurements in the sub-nanosecond range with start and stop signals.
  • the limit of temporal resolving power is determined by the technologically achievable precision of the described delay difference.
  • the erf ⁇ ndungshiele ring oscillator is particularly suitable for radar applications, since the presented ring oscillator arrangements
  • the ring oscillator arrangement according to the invention can also be used in AD converters which are based on the time measurement principle or based.
  • AD converters which are based on the time measurement principle or based.
  • the appropriate voltage dependence of the two maturities must be ensured, to which, however, will not be discussed here.
  • the conversion rate can be increased with the same bit width due to the finer time resolution compared to the prior art.

Abstract

In a ring oscillator arrangement having at least three first oscillator elements (200-210) forming an oscillator ring, provision is made in particular for at least one of the at least three first oscillator elements (200-210) to be connected to a delay chain formed from second oscillator elements (215-235, 240-270, 275-300), wherein, by means of the outputs of at least one of the at least three first oscillator elements (200-210), not only the respectively following first oscillator element (205, 210, 200) but also the respectively associated delay chain (215-235, 240-270, 275-300) are excited, and, by means of suitable taps (,1'-,2<SUP>n'</SUP>) at the oscillator ring (200-210) and at the delay chains (215-235, 240-270, 275-300), a temporal resolution capacity is provided which corresponds to fractions of the gate operating times.

Description

Beschreibungdescription
Titeltitle
Ringoszillatoranordnung mit gegenüber den Gatterlaufzeiten verkürzten ZeitquantenRing oscillator arrangement with respect to the gate transit times shortened time quanta
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet analoger/digitaler Wandler und im Besonderen eine Ringoszillatoranordnung insbesondere zum Einsatz bei solchen Wandlern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates generally to the technical field of analog / digital converters and, more particularly, to a ring oscillator arrangement particularly for use in such converters according to the preamble of claim 1.
In Analog-Digital- Wandlern (ADCs) und digitalen Zeitmessverfahren (Time-to-Digital- Konvertern) werden unter anderem Ringoszillatoren bestehend aus digitalen Grundbausteinen (Inverter, NAND, NOR,...) eingesetzt.In analog-to-digital converters (ADCs) and digital time-measuring methods (time-to-digital converters), ring oscillators consisting of digital basic components (inverters, NAND, NOR, etc.) are used.
Die dort zugrunde liegenden Wandlungsverfahren basieren in beiden Fällen hierbei auf einemThe underlying conversion processes in both cases are based on one
Zeitmessprinzip und verwenden die Laufzeit der Gatter als Zeitquantum. Die Gatterlaufzeit der digitalen Grundbausteine bestimmt daher das zeitliche Auflösungsvermögen der Wandler.Timing principle and use the duration of the gates as Zeitquantum. The gate transit time of the basic digital components therefore determines the temporal resolution of the converter.
Es ist daher wünschenswert, eine eingangs genannte Ringoszillatoranordnung dahingehend zu verbessern, dass gegenüber dem Stand der Technik verkürzte Zeitquanten ermöglicht werden, wobei das minimale Zeitquantum insbesondere nicht mehr durch die Laufzeit der im Ringoszillator verwendeten Gatter nach unten hin begrenzt wird. Mit anderen Worten soll erreicht werden , dass die Gatterlaufzeit nicht mehr das zeitliche Auflösungsvermögen der jeweils zugrunde liegenden Wandler festlegt. Hierdurch ergibt sich eine Verfeinerung des zeitlichen Auflösungsvermögens des jeweiligen Wandlers gegenüber dem Stand der Technik.It is therefore desirable to improve a ring oscillator arrangement mentioned at the beginning in such a way that time quants shortened in comparison to the prior art are made possible, wherein the minimum time quantum is in particular no longer limited by the propagation delay of the gates used in the ring oscillator. In other words, it should be achieved that the gate transit time no longer determines the temporal resolution of the respective underlying converter. This results in a refinement of the temporal resolution of the respective converter over the prior art.
Der Idealfall ist ein skalierbares zeitliches Auflösungsvermögen. Darüber hinaus soll eine erfindungsgemäße Ringoszillatoranordnung bevorzugt nur funktionell gleichartige Schaltungselemente verwenden, um die Linearität des jeweiligen Wandlers zu gewährleisten bzw. zu verbessern. Zudem soll ein minimaler Aufwand bei der Berechnung der Messdauer aus dem Zählerwert eines Umlaufzählers und dem Ringoszillatorzustand ermöglicht werden.The ideal case is a scalable temporal resolution. In addition, a ring oscillator arrangement according to the invention should preferably use only functionally similar circuit elements in order to ensure or improve the linearity of the respective converter. In addition, a minimal effort in the calculation of the duration of the measurement from the counter value of a circulation counter and the ring oscillator state is to be made possible.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Gemäß der Erfindung werden mittels der Ausgänge eines jeden Oszillatorelements eines herkömmlichen Ringoszillators sowohl das jeweilige Folgeelement im Oszillatorring als auch eine zusätzlich angeordnete Verzögerungskette erregt. Eine jeweilige Signalflanke pflanzt sich daher sowohl im Oszillatorring als auch in den Verzögerungsketten fort und ermöglicht mittels geeigneter Abgriffe im Oszillatorring und in den Verzögerungsketten ein zeitlichesAccording to the invention, both the respective follower element in the oscillator ring and an additionally arranged delay chain are excited by means of the outputs of each oscillator element of a conventional ring oscillator. Therefore, a respective signal edge propagates both in the oscillator ring and in the delay chains and allows a temporal by means of suitable taps in the oscillator ring and in the delay chains
Auflösungsvermögen, welches Bruchteilen der üblichen Gatterlaufzeiten entspricht.Resolution, which corresponds to fractions of the usual gate transit times.
Technologisch begrenzte minimale Gatterlaufzeiten stellen somit keine Grenze mehr für das zeitliche Auflösungsvermögen des erfindungsgemäßen Ringoszillators bzw. eines daraus gebildeten Wandlers dar. Das zeitliche Auflösungsvermögen ist zudem beliebig fein skalierbar, wobei die Skalierbarkeit nur durch die jeweils erreichbare zeitliche Präzision der Gatterbaugruppen begrenzt wird. Zudem lassen sich identische Verzögerungsglieder (Gatter) einsetzen, wodurch diese ein übereinstimmendes Verzögerungs- und Driftverhalten aufweisen und somit die Linearität des Wandlers verbessern.Technologically limited minimum gate delays thus no longer limit the temporal resolving power of the ring oscillator according to the invention or of a converter formed therefrom. The temporal resolution capability is also arbitrarily finely scalable, wherein the scalability is limited only by the respectively achievable temporal precision of the gate modules. In addition, identical delay elements (gates) can be used, whereby they have a matching delay and drift behavior and thus improve the linearity of the converter.
Die erfindungsgemäße Ringoszillatoranordnung lässt sich bevorzugt in einem wie zuvor beschriebenen Wandler implementieren und ermöglicht dadurch die Realisierung von gegenüber dem Stand der Technik verbesserten A/D-Wandlern bzw. Zeitmessverfahren. Es ist jedoch anzumerken, dass das Anwendungsgebiet nicht grundsätzlich auf die genannten Wandler beschränkt ist und auch alle anderen möglichen elektronischen wie auch nicht elektronischenThe ring oscillator arrangement according to the invention can preferably be implemented in a converter as described above, thereby enabling the realization of improved A / D converters or time measuring methods compared to the prior art. It should be noted, however, that the field of application is not limited in principle to the aforementioned converter and also all other possible electronic as well as non-electronic
Anwendungen umfasst, bei denen Signale oder auch Zeitintervalle mittels eines Ringoszillators gewandelt werden sollen. Kurze Beschreibung der ZeichnungApplications in which signals or time intervals are to be converted by means of a ring oscillator. Short description of the drawing
Die Erfindung wird nachfolgend, unter Heranziehung der beigefügten Zeichnung, anhand von Ausführungsbeispielen eingehender erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, with reference to embodiments.
In der Zeichnung zeigenIn the drawing show
Fig. 1 eine elektronische Prinzipschaltung aus Logikelementen eines Ringoszillators mit Umlaufzähler gemäß dem Stand der Technik;1 shows a basic electronic circuit of logic elements of a ring oscillator with circulation counter according to the prior art;
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ringoszillators mit NR=3 und 2n=8, mit möglichen Zustandsübergängen;FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of the ring oscillator according to the invention with N R = 3 and 2 n = 8, with possible state transitions; FIG.
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ringoszillators für differenzielleFig. 3 shows a second embodiment of the ring oscillator according to the invention for differential
Logik mit NR=2 und 2n=8, ebenfalls mit möglichen Zustandsübergängen.Logic with N R = 2 and 2 n = 8, also with possible state transitions.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Ein der vorliegenden Erfindung als Ausgangspunkt dienender, mit drei Invertern 100 - 110 und einem Umlaufzähler 115 bestückter Ringoszillator gemäß dem Stand der Technik ist in der Fig. 1 dargestellt. Tritt am Eingang eines der drei Inverter 100 - 110 ein Wechsel des Logikpegels z.B. von logisch „Low" nach „High" auf, so veranlasst diese Flanke den jeweiligen Inverter 100 - 110, seinen Ausgang von logisch „High" nach „Low" zu schalten. Nach dem Durchlaufen aller Inverter 100 - 110 tritt die Flanke wieder am Eingang des ersten Inverters 100 auf.A ring oscillator according to the prior art serving as the starting point, equipped with three inverters 100-110 and one circulating counter 115, is shown in FIG. If, at the input of one of the three inverters 100-110, a change in the logic level occurs, e.g. from logic "low" to "high", this edge causes the respective inverter 100-110 to switch its output from logic "high" to "low". After passing through all the inverters 100-110, the edge again occurs at the input of the first inverter 100.
Aufgrund der ungeraden Anzahl von Invertern 100 - 110 und der damit verbundenen ungeraden Anzahl an Invertierungen ist der Flankenverlauf nach einem Durchlauf der drei Inverter 100 — 110 nun von logisch „High" nach „Low" und somit umgekehrt zu der im vorgehenden Absatz beschriebenen Flanke. Die Flanke propagiert somit unendlich lange durch den Inverterring 100 -Due to the odd number of inverters 100-110 and the associated odd number of inverses, the edge profile after a passage of the three inverters 100-110 is now from logic "high" to "low" and thus vice versa to the edge described in the previous paragraph. The edge thus propagates infinitely long through the inverter ring 100.
110, wodurch der Ringoszillator oszilliert. Die genannte Eigenschaft der Flankeninvertierung nach einem Umlauf ist sogar notwendig, damit der Ring 100 - 110 nicht in einen stabilen - A -110, causing the ring oscillator to oscillate. The said characteristic of the edge inversion after one revolution is even necessary so that the ring 100-110 is not in a stable state - A -
Zustand fällt. Bei einem Ring aus einer geraden Anzahl an Invertern würde die Flanke nach einem Umlauf keine Invertierung am Eingang des ersten Inverten 100 bewirken, wodurch die Ein- und Ausgänge aller Inverter ihre Logikpegel beibehalten. Eine ungerade Anzahl an Invertierungen ist somit notwendig, um eine Oszillation aufrecht zu erhalten. Bei einer Oszillation wiederholt sich nach zwei Flankenumläufen die Abfolge. Die Periode derCondition falls. For a ring of an even number of inverters, after one revolution, the edge would not cause an inversion at the input of the first inverter 100, thereby keeping the inputs and outputs of all inverters at their logic levels. An odd number of inversions is thus necessary to maintain oscillation. In the case of an oscillation, the sequence repeats after two edge revolutions. The period of
Oszillation wird infolgedessen durch zwei Flankenumläufe gebildet.Oscillation is consequently formed by two flank rounds.
Bei einer Zeitmessung wird durch Triggermechanismen (NAND bzw. NOR Gliedern) die Flanke gestartet. Die Ausgänge der Logikgatter werden bei einem Stopp-Signal abgetastet. Durch die abgetasteten Ausgänge der Logikgatter kann die Phasenlage der Oszillation zumIn a time measurement, the edge is started by triggering mechanisms (NAND or NOR elements). The outputs of the logic gates are sampled at a stop signal. Due to the sampled outputs of the logic gates, the phase of the oscillation for
Abtastzeitpunkt bestimmt werden. Hierbei erfolgt eine Quantisierung (Entscheidung) der analog abgetasteten Signalpegel der Inverterausgänge entweder zu „High" oder zu „Low". Die hieraus resultierenden Logikpegel der Inverterausgänge bilden den Zustand des Ringoszillators zum Augenblick des Abtastens. Da eine Periode aus zwei Flankenumläufen besteht, entspricht die Anzahl an möglichen Zuständen des Ringoszillators der doppelten Gatteranzahl. Diese Zustände unterteilen die Periodendauer des Oszillators in Zeitquanten, die der Gatterlaufzeit entsprechen.Sampling time to be determined. Here, a quantization (decision) of the analog sampled signal level of the inverter outputs either to "high" or to "low". The resulting logic levels of the inverter outputs form the state of the ring oscillator at the instant of sampling. Since one period consists of two edge revolutions, the number of possible states of the ring oscillator corresponds to twice the number of gates. These states divide the period of the oscillator into time quanta corresponding to the gate delay.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, wird mittels des Umlaufzählers 115 die Anzahl der durchlaufenen Perioden gezählt. Auch der Umlaufzähler 115 wird bei einem Stopp-Signal abgetastet. Multipliziert man daher den aktuellen Zählerstand (d.h. Wert) des UmlaufzählersAs can be seen from FIG. 1, the number of cycles passed through is counted by means of the circulation counter 115. Also, the circulation counter 115 is scanned at a stop signal. Therefore, one multiplies the current count (i.e., value) of the circulating counter
115 mit der doppelten Gatteranzahl und addiert die dem Ringzustand entsprechende Anzahl zusätzlich geschalteter Gatter im Ring, so ergibt sich die Gesamtanzahl der Gatter, die während der Messung geschaltet haben. Die quantisierte Zeitspanne resultiert schließlich aus der Multiplikation dieser Gesamtanzahl mit der Gatterlaufzeit (Zeitquantum).115 with twice the number of gates and adds the ring condition corresponding number of additional switched gate in the ring, the result is the total number of gates that have switched during the measurement. Finally, the quantized time period results from the multiplication of this total number with the gate transit time (time quantum).
Das folgende Zahlenbeispiel soll diese Zusammenhänge weiter verdeutlichen. Es wird angenommen, dass die Flanke den Oszillatorring 100 - 110 während einer Messung bereits A- mal vollständig durchlaufen hat, wodurch der Umlaufzähler 115 den Wert ,2' besitzt. Zum Zeitpunkt des Abtastens des Oszillatorringes 100 - 110 hat die Flanke bereits drei zusätzliche Gatter durchquert. Ferner betrage die Gatterlaufzeit eines einzelnen Gatters 2 ns. Unter diesen Annahmen ergibt sich:The following numerical example is intended to further clarify these relationships. It is assumed that the edge has already completely passed through the oscillator ring 100-110 during a measurement, whereby the circulation counter 115 has the value '2'. At the time of sampling the oscillator ring 100-110, the edge has already traversed three additional gates. Further, the gate delay of a single gate is 2 ns. These assumptions result in:
Gesamtanzahl der durchquerten Gatter = 2 6 + 3 = 15 GatterTotal number of gates crossed = 2 6 + 3 = 15 gates
Quantisierte Zeitspanne = 15 2 ns = 30 nsQuantized time = 15 2 ns = 30 ns
Bei der Anwendung in ADCs ist die Laufzeit der Gatter ström- bzw. spannungsabhängig. Durch die Anzahl der geschalteten Gatter während einer bekannten Zeitspanne kann die angelegte Spannung ermittelt werden. Das Vorgehen bei dieser Anwendung baut somit auf dem Zeitmessverfahren auf.When used in ADCs, the runtime of the gates is current or voltage dependent. By the number of gates connected during a known period of time, the applied voltage can be determined. The procedure in this application is based on the time measurement method.
Durch die Flankenzustände des Rings 100 - 110 wird ein Umlauf feiner unterteilt. Der Ringzustand kann daher als Nachkommaanteil des Zählwertes des Umlaufzählers interpretiert werden. Da in der Digitaltechnik üblicherweise das binäre Zahlensystem verwendet wird, ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl an Zuständen des Ringoszillators einer Zweierpotenz (2n) entspricht. In diesem Fall kann die binäre Repräsentation des Ringzustands direkt an den binären Wert des Umlaufzählers angehängt werden, wodurch eine aufwendige Berechnung entfällt, denn es gilt in diesem Ausführungsbeispiel:The edge states of ring 100-110 subdivide one round of finer one. The ring state can therefore be interpreted as the fractional part of the count value of the circulation counter. Since the binary number system is usually used in digital technology, it is advantageous if the number of states of the ring oscillator corresponds to a power of two (2 n ). In this case, the binary representation of the ring state can be attached directly to the binary value of the circulation counter, whereby a complex calculation is omitted, because it applies in this embodiment:
Gesamtanzahl der durchquerten Gatter = Umlaufzählerwert 2n + Ringzustand;Total number of gates crossed = circulating counter value 2 n + ring condition;
0 <= Ringzustand <= 2n-l .0 <= ring condition <= 2 n -l.
Die sich hieraus ergebende Forderung an eine gerade Anzahl von Ringzuständen lässt sich z.B. durch die an sich bekannten Zweiflankensysteme erfüllen. Bei einem Zweiflankensystem sind gleichzeitig zwei Flanken mit zueinander inversem Flankensinn im Umlauf. Verursacht die eine Flanke das Gatter von logisch "High" nach "Low" zu schalten, so zwingt die andere Flanke dieses Element von logisch "Low" nach "High". Eine Oszillation kann somit bei einer geraden Anzahl von Gattern aufrechterhalten werden. Da Ringoszillatoren ausschließlich aus kombinatorischen Elementen bestehen, können sich bei einem Zweiflankensystem die beiden Flanken gegenseitig auslöschen. Dies erfolgt z.B., wenn die steigende Flanke schneller als die fallende Flanke umläuft und diese somit nach einer gewissen Zeit einholt. Dadurch würde das System einen stabilen, nicht oszillierenden Zustand einnehmen. Um eine Oszillation aufrecht zu erhalten, existieren Methoden, die durch Synchronisation der Flanken ein Auslöschen verhindern. Bei allen Anordnungen muss sichergestellt werden, dass jedesThe resulting requirement for an even number of ring states can be fulfilled, for example, by the two-edge systems known per se. In a two-flank system, two flanks with mutually inverse flank sense are simultaneously in circulation. If one edge causes the gate to switch from logic "high" to "low", the other edge forces this element from logic "low" to "high". Oscillation can thus be maintained with an even number of gates. Since ring oscillators consist exclusively of combinatorial elements, the two can be used in a two-flank system Extinguish flanks. This occurs, for example, when the rising edge rotates faster than the falling edge and thus catches up after a certain time. As a result, the system would assume a stable, non-oscillating state. In order to maintain an oscillation, there exist methods which prevent extinction by synchronizing the edges. In all arrangements must be ensured that each
Verzögerungselement möglichst die gleiche zeitliche Verzögerung bewirkt, damit die Verfeinerung einer Periode annähernd äquidistant erfolgt (Linearität der Kennlinie). Durch eine zusätzliche Beschaltung für die Synchronisation steigt der Realisierungsaufwand. Des Weiteren wird das Verzögerungsverhalten einzelner Gatter beeinflusst, welches sich auf die Linearität auswirkt.Delay element as possible causes the same time delay, so that the refinement of a period is approximately equidistant (linearity of the characteristic). An additional wiring for the synchronization increases the implementation effort. Furthermore, the delay behavior of individual gates is affected, which affects the linearity.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfmdungsgemäßen Ringoszillatoranordnung ist in der Fig. 2 dargestellt und besteht aus den genannten Gründen bevorzugt ebenfalls aus einer ungeraden Anzahl NR von Invertern (NAND, NOR falls Initialisierung erforderlich). Die erfmdungsgemäße Anordnung erfüllt daher die oben beschriebene Oszillationsbedingung fürA first embodiment of the ring oscillator arrangement according to the invention is shown in FIG. 2 and, for the reasons mentioned above, preferably also consists of an odd number N R of inverters (NAND, NOR if initialization required). The arrangement according to the invention therefore fulfills the above-described oscillation condition for
Einflankensysteme.Einflankensysteme.
Die Ausgänge jedes Oszillatorringelements 200 - 210 erregen jeweils das entsprechende Folgeelement 205, 210 und 200 im Oszillatorring 200, 205, 210 und jeweils eine Verzögerungskette 215 - 235, 240 - 270 und 275 - 300. Eine Signalflanke pflanzt sich somit imThe outputs of each oscillator ring element 200-210 excite respectively the corresponding follower element 205, 210 and 200 in the oscillator ring 200, 205, 210 and a respective delay chain 215-235, 240-270 and 275-300
Oszillatorring 200 - 210 und in den Verzögerungsketten 215 - 300 fort.Oscillator ring 200-210 and in delay chains 215-300.
In der Fig. 2 repräsentieren die Zahlen , 1' bis ,8' (allgemein 2n) die für die Auswertung des Oszillatorzustandes relevanten Signalabgriffe. Die Laufzeit der einzelnen Kettenelemente Tκ der drei Verzögerungsketten 215 - 300 ist um die Zeitdifferenz Δt=Tκ-TR größer als bei denIn FIG. 2, the numbers '1' to '8' (generally 2 n ) represent the signal taps relevant for the evaluation of the oscillator state. The duration of the individual chain elements T κ of the three delay chains 215-300 is the time difference Δ t = T κ T R is greater than in the
Ringelementen 200 - 210 gewählt. Relativ zum Zeitpunkt eines Flankenwechsels an der Position ,1 ' im Ring erfolgt nach dem Zeitintervall Δt ein Flankenwechsel an Position ,2' in der zweiten Verzögerungskette 240 - 270.Ring elements 200 - 210 selected. Relative to the time of an edge change at the position '1' in the ring, after the time interval Δt an edge change takes place at position '2' in the second delay chain 240-270.
An den anderen eingezeichneten Positionen ,3' bis ,8' tritt zeitlich nacheinander, wie durch dieAt the other marked positions, 3 'to, 8' occurs successively in time, as by the
Pfeile angedeutet, nach Vielfachen von Δt ebenfalls ein Flankenwechsel auf. Das Intervall Δt wird in dem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass 2n Intervalle einem Flankenumlauf TF des Ringes entsprechen. Durch die Zeitpunkte der Flankenwechsel an den Positionen ,1 ' bis ,2n wird ein Flankenumlauf äquidistant in 2n Intervalle unterteilt.Arrows indicated, after multiples of Δ t also an edge change. The interval .DELTA.t is chosen in the embodiment so that 2 n intervals a flank circulation T F of Match ring. By the time points of the edge changes at the positions, 1 'to, 2 n , a flank circulation is divided equidistantly into 2 n intervals.
Die Art des Flankenwechsel (steigend oder fallend) ist innerhalb eines Flankenumlaufs an allen Positionen , 1 ' bis ,2n identisch. Dadurch kann beim Abtasten der Signalabgriffe an diesenThe type of edge change (rising or falling) is identical within a flank revolution at all positions, 1 'to 2 n . As a result, when scanning the signal taps to this
Positionen ,1 ' bis ,2n' das entsprechende Intervall durch einfache Dekodierung identifiziert und in eine binäre Zahlenrepräsentation überführt werden. Da es sich insgesamt um 2n Intervalle handelt, kann das hieraus resultierende Ergebnis direkt an den binären Wert des (in der Fig. 2 nicht gezeigten) Umlaufzählers 115 (siehe Fig. 1) angehängt werden. Dieser zusammengesetzte Binärwert stellt die Gesamtanzahl der während der Messdauer verstrichenen Zeitquanten Δt dar.Positions, 1 'to, 2 n ' the corresponding interval are identified by simple decoding and converted into a binary number representation. Since there are 2 n intervals in total, the resulting result can be directly appended to the binary value of the circular counter 115 (not shown in FIG. 2) (see FIG. 1). This composite binary value represents the total number of time quanta Δt elapsed during the measurement period.
Nach zwei Flankenumläufen des Ringes befindet sich die in der Fig. 2 gezeigte Ringoszillatoranordnung wieder im gleichen Zustand.After two edge revolutions of the ring, the ring oscillator arrangement shown in FIG. 2 is again in the same state.
Es gelten demnach folgende zeitlichen Zusammenhänge:The following chronological relationships apply accordingly:
Für die Periodendauer gilt: TP = 2 TF = 2 NR TR = 2 T Δt = 2 T (Tκ - TR)For the period: T P = 2 T F = 2 N R T R = 2 T Δ t = 2 T (T K - T R )
Daraus folgt: 2n Tκ= (2n + NR) TR It follows that 2 n T κ = (2 n + N R ) T R
Dieser Zusammenhang wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Einstellen desThis relationship is used in the present embodiment for setting the
Laufzeitunterschiedes Δt verwendet. Wählt man für die Position , 1 ' einen anderen Ringinverterausgang, d.h. den Ausgang des Inverters 200 oder 205, so ergeben sich wiederum andere Positionen ,2' bis ,2n', durch die ein um TR verschobener Flankenumlauf unterteilt wird. Insgesamt existieren NR Möglichkeiten, die jeweils um TR zueinander verschoben sind.Run-time difference Δ t used. If one selects another ring inverter output for the position '1', ie the output of the inverter 200 or 205, this results in turn in other positions '2' to '2 n ', by which a flank rotation shifted by T R is subdivided. Overall, there are N R possibilities which are shifted from each other by T R.
Im gesamten Ringoszillator 200 - 300 tritt somit nach jedem Intervall der Länge ΔΪ/NR an einem Ausgang der Inverter 200 - 300 jeweils ein Flankenwechsel auf. Um jedoch einen Flankenumlauf in eine Zweierpotenz von Teilintervallen aufzuteilen, wird allerdings nur jeder NR-te Ausgang verwendet. Die zeitliche Auflösung kann durch die Wahl der Laufzeitdifferenz theoretisch beliebig fein eingestellt werden. Es reicht dazu aus, eine der NR Möglichkeiten zu verwenden, um eine gewünschte zeitliche Auflösung zu erzielen. Das in der Fig. 2 gezeigte Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ringoszillators lässt sich durch die Wahl der Parameter NR und n beliebig dimensionieren. So sind weitere Varianten des in der Fig. 2 dargestellten Ringoszillators möglich. Verlängert man eine der drei Verzögerungsketten 215 - 300, so ergeben sich bei ausreichender Länge zeitgleichThroughout the ring oscillator 200 - a edge change 300 on each - 300 Thus the length Δ Ϊ / N R occurs after each interval to an output of the inverter 200th However, to divide an edge round into a power of two of sub-intervals, only every N R -th output is used. The temporal resolution can theoretically be arbitrarily fine adjusted by the choice of the transit time difference. It is sufficient to use one of the N R options to achieve a desired temporal resolution. The exemplary embodiment of the ring oscillator according to the invention shown in FIG. 2 can be dimensioned arbitrarily by the choice of the parameters N R and n. Thus, further variants of the ring oscillator shown in FIG. 2 are possible. If one of the three delay chains 215-300 is lengthened, the result is sufficient if the length is sufficient
Flankenwechsel im hinteren Teil dieser verlängerten Verzögerungskette und im vorderen Teil einer jeweils anderen Verzögerungskette. Es kann gezeigt werden, dass eine entsprechend lange Verzögerungskette allein ausreichend ist, um alle Zeitpunkte der Flankenwechsel des in der Fig. 2 gezeigten Ringoszillators 200 - 300 abzudecken, wodurch sich eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Ringoszillatoranordnung ergibt.Edge change in the rear part of this extended delay chain and in the front part of a different delay chain. It can be shown that a correspondingly long delay chain alone is sufficient to cover all times of the edge changes of the ring oscillator 200-300 shown in FIG. 2, which results in a further variant of the ring oscillator arrangement according to the invention.
Das zweite Ausführungsbeispiel betrifft Ringoszillatoren mit differenzieller Logik. Die Schaltungselemente derartiger Oszillatoren besitzen jeweils zwei Ein- und Ausgänge. Interpretiert wird das Logiksignal (vorbeschriebenes „Flankensignal") durch die Bildung des Differenzsignals der beiden Ausgänge. Durch Vertauschen der Knoten bei der Differenzbildung kann eine Invertierung des Signals erreicht werden, ohne dass eine Modifikation des jeweiligen Schaltungselements notwendig ist.The second embodiment relates to ring oscillators with differential logic. The circuit elements of such oscillators each have two inputs and outputs. The logic signal (above-described "edge signal") is interpreted by the formation of the difference signal of the two outputs. By interchanging the nodes in the difference formation, an inversion of the signal can be achieved without a modification of the respective circuit element being necessary.
Es lässt sich hierdurch ein erfindungsgemäßer Ringoszillator mit einer geraden Anzahl identischer Schaltungselemente aufbauen. Um auch in diesem Ausführungsbeispiel Bruchteile von Gatterlaufzeiten auflösen zu können, werden die vorbeschriebenen Verzögerungsketten bei den differenziellen Ringoszillatoren sogar noch effizienter eingesetzt, als in dem ersten Ausführungsbeispiel. Hierfür wird anstatt eines Flankenumlaufs die Gatterlaufzeit der Ringelemente in 2n Zwischenintervalle unterteilt. Der Quotient aus TR und Δt ergibt sich damit zu 2n.This makes it possible to construct a ring oscillator according to the invention with an even number of identical circuit elements. In order to be able to resolve fractions of gate delays in this exemplary embodiment, the above-described delay chains are used even more efficiently in the case of the differential ring oscillators than in the first exemplary embodiment. For this purpose, instead of an edge rotation, the gate transit time of the ring elements is subdivided into 2 n intermediate intervals. The quotient of T R and Δ t thus results in 2 n .
Folgende zeitliche Zusammenhänge resultieren aus dieser Anordnung:The following temporal relationships result from this arrangement:
Für die Gatterlaufzeit der Ringelemente gilt: TR = 2n Δt = 2n (Tκ - TR)For the gate transit time of the ring elements: T R = 2 n Δ t = 2 n (T k -T R )
Hieraus folgt: 2n Tκ= (2n + 1) TR Auch in diesem Ausfuhrungsbeispiel wird anhand dieses Zusammenhangs der Laufzeitunterschied eingestellt. Ein konkretes Ausführungsbeispiel dieser Anordnung zur Dimensionierung des Ringoszillators bei differenzieller Logik ist in der Fig. 3 dargestellt.From this follows: 2 n T κ = (2 n + 1) T R Also in this exemplary embodiment, the transit time difference is adjusted on the basis of this relationship. A concrete embodiment of this arrangement for dimensioning the ring oscillator in differential logic is shown in FIG.
Auch in der Fig. 3 ist die Abfolge der Zustandsübergänge während einer Gatterlaufzeit TR mittels Pfeilen angedeutet. Im Gegensatz zu der herkömmlichen digitalen Logik wird aufgrund der Verfeinerung der Gatterlaufzeit nun jeder Gatterausgang eines aus vorliegend vier Oszillatorelementen 400 - 415 gebildeten Oszillatorrings zur Verbindung mit einer entsprechenden, vorliegend jeweils aus sieben Verzögerungselementen und bevorzugt aus den funktionell gleichen Oszillatorelementen (wie 400 - 415) gebildeten Verzögerungskette 420 -Also in FIG. 3, the sequence of state transitions during a gate transit time T R is indicated by means of arrows. In contrast to the conventional digital logic, due to the refinement of the gate delay time, each gate output of an oscillator ring formed from four oscillator elements 400-415 for connection to a respective one of seven delay elements, and preferably from the functionally identical oscillator elements (such as 400-415). formed delay chain 420 -
450, 455 - 485, 490 - 520 und 525 - 555 verwendet. Hierdurch wird das zeitliche Auflösungsvermögen weiter verbessert. Auch diese Ringoszillatoranordnung lässt sich mittels der Größen NR und n beliebig skalieren. Ebenfalls können die Zeitpunkte der Flankenwechsel anderer Verzögerungsketten durch eine entsprechende Verlängerung einer einzigen Verzögerungskette abgedeckt werden.450, 455-485, 490-520 and 525-555. This further improves the temporal resolving power. This ring oscillator arrangement can also be scaled arbitrarily by means of the variables N R and n. Likewise, the times of the edge changes of other delay chains can be covered by a corresponding extension of a single delay chain.
Die Dimensionierungsvorschriften beider vorhergehend beschriebener Anordnungen fuhren zu Zeitquanten Δt, welche ganzzahlige Vielfache der Gatterlaufzeit TR, dividiert durch eine Zweierpotenz, darstellen (siehe nachfolgende Gleichungen). Bei der Bestimmung der quantisierten Zeitspanne wird anstatt der Anzahl der verstrichenen Gatterlaufzeiten die Anzahl der verstrichenen Zeitquanten Δt ermittelt. Charakteristisch für die Verwendung dieses Prinzips ist, dass die Quantisierung der Messdauer kleiner als die technologisch erreichbare Gatterlaufzeit TR ist. Denn sobald die oben genannten Dimensionierungsvorschriften angewendet werden, ergibt sich die zeitliche Quantisierung gemäß den folgenden Gleichungen zu:The dimensioning provisions of the above-described arrangements lead to time quanta Δt , which represent integer multiples of the gate transit time T R divided by a power of two (see following equations). When determining the quantized time span, the number of elapsed time quanta Δt is determined instead of the number of elapsed gate transit times. Characteristic for the use of this principle is that the quantization of the measurement duration is smaller than the technologically achievable gate running time T R. As soon as the above-mentioned dimensioning rules are applied, the temporal quantization results according to the following equations:
Herkömmliche digitale Logik: Δt / TR = NR/ 2n Conventional digital logic: Δt / T R = N R / 2 n
Differenzielle Logik: Δt / TR = 1 / 2n Die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ringoszillatoranordnungen lassen sich für Zeitmessungen im Sub-Nanosekundenbereich mit Start- und Stopp-Signalen einsetzen. Die Grenze des zeitlichen Auflösungsvermögens ist dabei durch die technologisch erreichbare Präzision des beschriebenen Laufzeitunterschiedes festgelegt. Der erfϊndungsgemäße Ringoszillator eignet sich insbesondere für Radarapplikationen, da die vorgestellten RingoszillatoranordnungenDifferential logic: Δ t / T R = 1/2 n The ring oscillator arrangements shown in FIGS. 2 and 3 can be used for time measurements in the sub-nanosecond range with start and stop signals. The limit of temporal resolving power is determined by the technologically achievable precision of the described delay difference. The erfϊndungsgemäße ring oscillator is particularly suitable for radar applications, since the presented ring oscillator arrangements
Zeitmessungen mit einem Start- und mehreren Stoppzeitpunkten ermöglichen bzw. unterstützen. Hierdurch können innerhalb eines Messzyklusses Reflexionen an mehreren Objekten detektiert und aus den gemessenen Laufzeiten auf deren Entfernungen geschlossen werden.Allow or support time measurements with one start and several stop times. As a result, reflections can be detected at several objects within a measuring cycle and can be deduced from the measured transit times at their distances.
Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Ringoszillatoranordnung auch bei AD-Wandlern eingesetzt werden, die auf dem Zeitmessprinzip aufbauen bzw. beruhen. Hierbei muss jedoch die geeignete Spannungsabhängigkeit der beiden Laufzeiten sichergestellt werden, auf die hier allerdings nicht näher eingegangen werden soll. Es sei nur angemerkt, dass sich aufgrund der gegenüber dem Stand der Technik feineren zeitlichen Auflösung die Wandlungsrate bei gleicher Bitbreite erhöhen lässt. In principle, the ring oscillator arrangement according to the invention can also be used in AD converters which are based on the time measurement principle or based. Here, however, the appropriate voltage dependence of the two maturities must be ensured, to which, however, will not be discussed here. It should only be noted that the conversion rate can be increased with the same bit width due to the finer time resolution compared to the prior art.

Claims

Ansprüche claims
1. Ringoszillatoranordnung mit wenigstens drei einen Oszillatorring bildenden ersten Oszillatorelementen (200 - 210, 400 - 415), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der wenigsten drei ersten Oszillatorelemente (200 - 210, 400 - 415) mit einer aus zweiten Oszillatorelementen (215 - 235, 240 - 270, 275 - 300, 420 - 450, 455 - 485, 490 - 520 und 525A ring oscillator arrangement comprising at least three first oscillator elements (200 - 210, 400 - 415) forming an oscillator ring, characterized in that at least one of the first three oscillator elements (200 - 210, 400 - 415) is connected to one of second oscillator elements (215 - 235 , 240-270, 275-300, 420-450, 455-485, 490-520 and 525
- 555) gebildeten Verzögerungskette verbunden ist, wobei mittels der Ausgänge mindestens eines der wenigstens drei ersten Oszillatorelemente (200 - 210, 400 - 415) das jeweils nachfolgende erste Oszillatorelement (205, 210, 200, 405, 410, 415, 400) und die jeweils zugehörige Verzögerungskette (215 - 235, 240 - 270, 275 - 300, 420 - 450, 455 - 485, 490 - 520 und 525 - 555) erregt werden und wobei mittels geeigneter Abgriffe (,V - ,2n') an dem- 555) is formed, wherein by means of the outputs of at least one of the at least three first oscillator elements (200 - 210, 400 - 415) the respective subsequent first oscillator element (205, 210, 200, 405, 410, 415, 400) and the respectively associated delay chain (215-235, 240-270, 275-300, 420-450, 455-485, 490-520, and 525-555) are energized, and wherein by means of suitable taps (, V-, 2n ') on the
Oszillatorring (200 - 210, 400 - 415) und an den Verzögerungsketten (215 - 235, 240 - 270, 275 - 300, 420 - 450, 455 - 485, 490 - 520 und 525 - 555) ein zeitliches Auflösungsvermögen bereitgestellt wird, welches Bruchteilen der Gatterlaufzeiten entspricht.Oscillator ring (200-210, 400-415) and to the delay chains (215-235, 240-270, 275-300, 420-450, 455-485, 490-520 and 525-555) a temporal resolving power is provided which Fractions of the gate transit times.
2. Ringoszillatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten2. Ring oscillator arrangement according to claim 1, characterized in that the first
Oszillatorelemente (200 - 210, 400 - 415) und die zweiten Oszillatorelemente (215 - 235, 240 - 270, 275 - 300, 420 - 450, 455 - 485, 490 - 520 und 525 - 555) aus funktionell gleichartigen Schaltungselementen gebildet sind.Oscillator elements (200-210, 400-415) and the second oscillator elements (215-235, 240-270, 275-300, 420-450, 455-485, 490-520 and 525-555) are formed of functionally similar circuit elements.
3. Ringoszillatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeit der zweiten Oszillatorelemente der Verzögerungsketten (2153. ring oscillator arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the duration of the second oscillator elements of the delay chains (215
- 300, 420 - 555) um eine Zeitdifferenz Δt=Tκ-TR größer als die Einzel-Laufzeit der wenigstens drei ersten Oszillatorelemente des Oszillatorrings (200 - 210, 400 - 415) gewählt ist.- 300, 420 - 555) by a time difference .DELTA.t = T κ -T R is greater than the single-term of the at least three first oscillator elements of the oscillator ring (200 - 210, 400 - 415) is selected.
4. Ringoszillatoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Intervall Δt so gewählt ist, dass 2n Intervalle einem Flankenumlauf TF eines den Oszillatorring umlaufenden Signals entsprechen. 4. ring oscillator arrangement according to claim 3, characterized in that the interval .DELTA.t is selected so that 2 n intervals corresponding to a flank rotation T F of the oscillator ring circulating signal.
5. Ringoszillatoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen ,1 ' bis ,2n so gewählt sind, dass durch die Zeitpunkte der Flankenwechsel an den Positionen ,1 ' bis ,2n ein Flankenumlauf äquidistant in 2n Intervalle unterteilt wird.5. ring oscillator arrangement according to claim 4, characterized in that the positions, 1 'to, 2 n are chosen so that by the times of the edge change at the positions, 1' to, 2 n a flank circulation equidistantly divided into 2 n intervals.
6. Ringoszillatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Abtasten der Signalabgriffe an den Positionen ,1 ' bis ,2n' das entsprechende Intervall durch Dekodierung identifiziert und in eine binäre Zahlenrepräsentation überführt wird.6. ring oscillator arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that by sampling the signal taps at the positions, 1 'to, 2 n ' the corresponding interval is identified by decoding and converted into a binary number representation.
7. Ringoszillatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere unter7. ring oscillator arrangement according to one of the preceding claims, in particular under
Verwendung von herkömmlicher digitaler Logik, dadurch gekennzeichnet, dass nur jeder NR-te Ausgang der Verzögerungsglieder (200 - 300) zur Abtastung verwendet wird.Use of conventional digital logic, characterized in that only every N R -th output of the delay elements (200-300) is used for sampling.
8. Ringoszillatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere unter Verwendung von differenzieller Logik, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten8. ring oscillator arrangement according to one of the preceding claims, in particular using differential logic, characterized in that the first
Oszillatorelemente (400 - 415) und die zweiten Oszillatorelemente (420 - 555) mit differenzieller Logik arbeiten und jeweils zwei Ein- und Ausgänge aufweisen, wobei jeweils das Differenzsignal der beiden Ausgänge gebildet wird und wobei durch Vertauschen von Knoten bei der Differenzbildung eine Invertierung des Signals erfolgt.Oscillator elements (400-415) and the second oscillator elements (420-555) operate with differential logic and each have two inputs and outputs, wherein each of the difference signal of the two outputs is formed and wherein by interchanging nodes in the difference formation, an inversion of the signal he follows.
9. Ringoszillatoranordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch funktionell gleichartige Schaltungselemente (400 - 555), wobei die Gatterlaufzeiten der ersten Oszillatorelemente in jeweils 2n Zwischenintervalle unterteilt sind.9. ring oscillator arrangement according to claim 8, characterized by functionally similar circuit elements (400 - 555), wherein the gate delays of the first oscillator elements are divided into every 2 n intermediate intervals.
10. Wandler, gekennzeichnet durch wenigstens eine Ringoszillatoranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche. 10. converter, characterized by at least one ring oscillator arrangement according to one of the preceding claims.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900762A (en) * 1997-08-05 1999-05-04 Hewlett-Packard Company Self-calibrating electronic programmable delay line utilizing an interpolation algorithm
US20040183613A1 (en) * 2003-03-21 2004-09-23 Kurd Nasser A. Method and apparatus for detecting on-die voltage variations

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900762A (en) * 1997-08-05 1999-05-04 Hewlett-Packard Company Self-calibrating electronic programmable delay line utilizing an interpolation algorithm
US20040183613A1 (en) * 2003-03-21 2004-09-23 Kurd Nasser A. Method and apparatus for detecting on-die voltage variations

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIN-KU KANG ET AL: "A CMOS High-Speed Data Recovery Circuit Using the Matched Delay Sampling Technique", IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 32, no. 10, October 1997 (1997-10-01), XP011060579, ISSN: 0018-9200 *
KINNIMENT D J ET AL: "On-chip structures for timing measurement and test", October 2003, MICROPROCESSORS AND MICROSYSTEMS, IPC BUSINESS PRESS LTD. LONDON, GB, PAGE(S) 473-483, ISSN: 0141-9331, XP004453319 *
STEFO R ET AL: "High resolution ADPLL frequency synthesizer for FPGA- and ASIC-based applications", 15 December 2003, FIELD-PROGRAMMABLE TECHNOLOGY (FPT), 2003. PROCEEDINGS. 2003 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON 15-17 DEC. 2003, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, PAGE(S) 28-34, ISBN: 0-7803-8320-6, XP010688316 *

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