Conversor digital para o tempo do tipo Vernier implementado em FPGA

Carregando...
Imagem de Miniatura

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Federal de Minas Gerais

Descrição

Tipo

Dissertação de mestrado

Título alternativo

Vernier digital-to-time converter implemented in FPGA

Primeiro orientador

Membros da banca

Luciana Pedrosa Salles
Hilton de Oliveira Mota

Resumo

Neste trabalho, é apresentado um Conversor Digital para Tempo (DTC) baseado em uma plataforma FPGA de baixo custo, utilizando a arquitetura Vernier com osciladores. Um DTC é um circuito que converte informações digitais em um sinal de tempo altamente preciso. O DTC Vernier proposto foi implementado em um chip FPGA Altera Cyclone III e possui resolução ajustável por meio das relações entre os períodos de dois sinais periódicos. A linearidade do sistema foi medida para uma resolução de 990 ps, com valores de Não Linearidade Diferencial variando entre -0,41 e +0,54 LSB, e de Não Linearidade Integral entre -0,82 e +0,17 LSB. O sistema possui um Faixa de tempo total de 99 ns e um consumo de energia estimado em 89 mW. Além disso, as medições demonstraram que o sistema atinge uma resolução máxima estimada em 12,5 ps, utilizando apenas 2% dos recursos do FPGA. Adicionalmente, a síntese lógica e física do circuito proposto foi realizada utilizando uma tecnologia CMOS comercial de 350 nm, com um consumo de potência estimado em 1,75 mW e uma área de silício de 237 µm x 190 µm.

Abstract

This work presents a Digital-to-Time Converter (DTC) based on a low-cost FPGA platform, employing the Vernier with oscillators architecture. A DTC is a circuit that converts digital information into a very accurate time output. This work is implemented on an Altera Cyclone III FPGA chip and features tunable resolution through the period ratio between two PLL-generated signals. The linearity of the system was measured for a resolution of 990 ps, showing DNL and INL values of -0.41 to +0.54 LSB and -0.82 to +0.17 LSB, respectively. The proposed Vernier DTC has a range of 99 ns and an estimated power consumption of 89 mW. Furthermore, measurements demonstrate that the system achieves a maximum resolution of 12.5 ps, utilizing only 2% of the FPGA resources. Additionally, the logical and physical synthesis of the proposed design was carried out using a commercial 350 nm CMOS technology, and the estimated power consumption and silicon area are 1.75 mW, and 237 µm x 190 µm, respectively.

Assunto

Engenharia elétrica, Processamento de sinais, Conversores digitais

Palavras-chave

conversor digital para o tempo, DTC baseado em plataforma FPGA, princípio Vernier para DTC, circuitos em modo de tempo

Citação

Endereço externo

Avaliação

Revisão

Suplementado Por

Referenciado Por

Licença Creative Commons

Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como Acesso Aberto