充放电数字时间转换器的制作方法

本发明属于集成电路，具体涉及一种充放电数字时间转换器。

背景技术：

1、通讯系统中或者是锁相环的设计中精确的相位控制可以帮助系统实现更高更丰富的性能，比如波束成形，量化噪声抑制。相位控制元件也能丰富系统架构，给设计带来更多的自由度。

2、dtc(digital-to-timeconverter，数字时间转换器)是一种通过输入数字控制字来定量调节输入信号的相位偏移。这种数字时间转换器直接在时间域对信号信息进行处理，作为一种新型的模拟电路模块，近十年得到了大量的研究和发展。不同于广义上的dac(数字模拟转换器)在电压域处理信息，时间域的信号处理更加适合先进工艺的发展，实现更高精度和更低的功耗。

3、如图1所示，是dtc模块的传递函数示意图。通过输入数字控制字来调整输入模拟信号的相位偏移。理想情况下相位偏移和控制字呈现线性关系，偏移量和控制字的大小一一对应。部分应用场景要求dtc的输出维持输入信号的频率谱，即输入信号的幅值不会失真。而更多应用场景下处理的是方波信号，主要关注相位信息的调整。比如锁相环的应用场景中，通过dtc实现相位动态补偿，从而鉴相器的输出是接近于零的相位差数值。信号通过dtc后，相位偏移一般包含固定偏移和可调偏移。固定偏移是信号通过该模块最少要经历的偏移量，也是信号传输的固有延迟。而可调偏移是模块的动态范围。

4、传统的dtc是依赖于variableslope(变斜率)的方式来进行相位调节。由于rc充放电的指数响应特性，这种方式引入很强的非线性，导致dtc的线性度(inl)差。

5、另一方面，传统dtc的瞬时功耗和控制字相关，引入了很强的code dependency(代码依赖性)和memoryeffect(存储效应)。这种现象也不满足dtc在动态使用过程中的线性度要求。

技术实现思路

1、本发明针对现有的dtc在使用过程中存在线性度差的技术问题，目的在于提供一种充放电数字时间转换器。

2、一种充放电数字时间转换器，包括一输入信号、一数字控制字和一输出信号，还包括：

3、一单转双信号电路，与所述输入信号连接，将所述输入信号转换成两路互补信号；

4、一放电型恒定斜率dtc，输入端连接一路所述互补信号；

5、一充电型恒定斜率dtc，输入端连接另一路所述互补信号；

6、一双转单信号电路，分别与所述放电型恒定斜率dtc和充电型恒定斜率dtc的输出端连接，将输入的两路信号转换为一路信号作为所述输出信号；

7、所述数字控制字分别连接所述放电型恒定斜率dtc和所述充电型恒定斜率dtc的控制端。

8、作为优选方案，所述放电型恒定斜率dtc包括：

9、一第一pmos管，栅极连接一路所述互补信号，源极作为所述放电型恒定斜率dtc的控制端由所述数字控制字控制；

10、一第二pmos管，栅极连接所述第一pmos管的漏极，源极连接电源输入端，漏极作为所述放电型恒定斜率dtc的输出端连接所述双转单信号电路；

11、一第一nmos管，栅极连接一路所述互补信号，漏极连接所述第一pmos管的漏极，源极接地；

12、一第一反相器，输入端连接一路所述互补信号；

13、一第二nmos管，栅极连接所述第一反相器的输出端，漏极连接所述第二pmos管的漏极，源极接地；

14、一放电电容组，具有至少一个放电电容，所述放电电容的一端连接所述第一pmos管的漏极、所述第二pmos管的栅极与所述第一nmos管的漏极之间的公共端，所述放电电容的另一端接地。

15、作为优选方案，所述放电型恒定斜率dtc还包括：

16、一第一缓冲器，由所述第一缓冲器连接一路所述互补信号和所述第一pmos管的栅极、所述第一nmos管的栅极、所述第一反相器的输入端。

17、作为优选方案，所述放电电容组包括有两个所述放电电容。

18、作为优选方案，所述放电型恒定斜率dtc还包括：

19、一第二反相器，输入端连接所述放电型恒定斜率dtc的输出端；

20、一重置用nmos管，栅极连接所述第二反相器的输出端，漏极连接所述第一nmos管的源极，源极接地，致使所述第一nmos管的源极由所述重置用nmos管接地。

21、作为优选方案，还包括一第一电容模拟数字转换器，所述第一电容模拟数字转换器包括：

22、一阵列用pmos管，栅极连接第一工作使能电压端，漏极连接所述电源输入端；

23、一第一电容阵列，具有若干第一电容，单个所述第一电容的一端分别连接对应的单个所述数字控制字，单个所述第一电容的另一端相连并连接所述阵列用pmos管的源极，且作为输出端连接所述放电型恒定斜率dtc的控制端，致使所述数字控制字通过所述第一电容阵列连接所述放电型恒定斜率dtc的控制端；

24、一阵列用第三电容，一端连接所述阵列用pmos管的源极，另一端接地。

25、作为优选方案，所述充电型恒定斜率dtc为所述放电型恒定斜率dtc互补架构的电路。

26、作为优选方案，所述充电型恒定斜率dtc包括：

27、一第三nmos管，栅极连接另一路所述互补信号，源极作为所述充电型恒定斜率dtc的控制端由所述数字控制字控制；

28、一第四nmos管，栅极连接所述第三nmos管的漏极，漏极作为所述充电型恒定斜率dtc的输出端连接所述双转单信号电路，源极接地；

29、一第三pmos管，栅极连接另一路所述互补信号，漏极连接所述第三nmos管的漏极，源极连接电源输入端；

30、一第三反相器，输入端连接另一路所述互补信号；

31、一第四pmos管，栅极连接所述第三反相器的输出端，漏极连接所述第四nmos管的漏极，源极电源输入端；

32、一充电电容组，具有至少一个充电电容，所述充电电容的一端连接所述第三nmos管的漏极、所述第四nmos管的栅极与所述第三pmos管的漏极之间的公共端，所述充电电容的另一端接地；

33、作为优选方案，所述充电型恒定斜率dtc还包括：

34、一第二缓冲器，由所述第二缓冲器连接另一路所述互补信号和所述第三nmos管的栅极、所述第三pmos管的栅极、所述第三反相器的输入端。

35、作为优选方案，所述充电电容组包括有两个所述充电电容。

36、作为优选方案，所述充电型恒定斜率dtc还包括：

37、一第四反相器，输入端连接所述充电型恒定斜率dtc的输出端；

38、一重置用pmos管，栅极连接所述第四反相器的输出端，漏极连接所述第三pmos管的源极，源极连接电源输入端，致使所述第三pmos管的源极通过所述重置用pmos管连接电源输入端。

39、作为优选方案，还包括一第二电容模拟数字转换器，所述第二电容模拟数字转换器包括：

40、一阵列用nmos管，栅极连接第二工作使能电压端，漏极接地；

41、一第二电容阵列，具有若干第二电容，单个所述第二电容的一端分别连接对应的单个所述数字控制字，单个所述第二电容的另一端相连并连接所述阵列用nmos管的源极，且作为输出端连接所述充电型恒定斜率dtc的控制端，致使所述数字控制字通过所述第二电容阵列连接所述充电型恒定斜率dtc的控制端；

42、一阵列用第四电容，一端连接所述阵列用nmos管的源极，另一端接地。

43、作为优选方案，所述双转单信号电路包括：

44、一第五反相器，输入端作为所述双转单信号电路的一路输入端；

45、一第六反相器，输入端作为所述双转单信号电路的另一路输入端；

46、一第七反相器，输入端连接所述第五反相器的输出端，输出端作为所述双转单信号电路的输出端；

47、一第八反相器，输入端连接所述第六反相器的输出端，输出端连接所述第五反相器的输出端；

48、一第九反相器，输入端连接所述第五反相器的输出端，输出端连接所述第六反相器的输出端；

49、一传输门，一端连接所述第六反相器的输出端，另一端连接所述第七反相器的输出端。

50、作为优选方案，所述单转双信号电路是所述双转单信号电路的反向推衍电路。

51、本发明的积极进步效果在于：本发明采用充放电数字时间转换器，具有如下优点：

52、1、放电型恒定斜率dtc和充电型恒定斜率dtc均采用恒定斜率的方式来控制核心充放电过程，通过线性的充放电斜率实现dtc更好的线性度。

53、2、通过放电型恒定斜率dtc和充电型恒定斜率dtc的互补性架构，不仅消除了瞬时功耗的codedependency，也将噪底降低达到3个db，同时实现功耗不随控制字变化，实现了总功耗和控制字无关的效果。

54、3、本发明的充放电时序，每一个周期内都会重置充放电节点的电位，实现了memoryeffect的消除。