| 講演名 | 2015-10-26 高分解能パルス縮小型時間-デジタル変換器の設計 古賀 丈尚(東大), 飯塚 哲也(東大), 名倉 徹(東大), 浅田 邦博(東大), |
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| 抄録(和) | 本研究では高い時間分解能を実現するパルス縮小法に基づく時間-デジタル変換器（TDC）の提案を行う．異なる立ち上がり，立ち下がり遅延をもつバッファ回路をパルス信号が通過すると，二つの遅延時間の差によりパルス幅が縮小または拡大する．パルス幅が縮小するように設計されたバッファを多段に接続し，そのバッファ列にパルス信号を入力することでいずれかのバッファを通過したときにパルスが消失する．パルス縮小法はこの現象を利用して，入力時間差をデジタル信号に変換する．従来のパルス縮小法では一回の変換毎に入力パルスが完全に消失するまでの時間が必要であり変換速度を制限していた．また，パルスが消失する近辺ではパルスの縮小幅が一定ではなく，TDCの線形性やオフセットといった性能に影響を及ぼしていた．本論文ではリング型に接続したバッファ列を用いることでオフセットを予め入力時間差に加える新たな方式を提案し，上記の問題を解決することで高い時間分解能を実現した．提案する時間-デジタル変換器回路は，0.18$,mu$mプロセス技術を用いて面積0.07mm$^2$，入力レンジ10bitの回路として実装した．その時間分解能は1.8psであり，DNLとINLはそれぞれ+1.3/-0.9LSB，+2.5/-3.0LSBであることをシミュレーション上において確認した．サンプリングレートは3.8MS/sであり，消費電力は4.6mWである． |
| 抄録(英) | A pulse-shrinking Time-to-Digital Converter (TDC) with an offset pulse width detection scheme is presented. In the conventional pulse-shrinking TDCs, the pulse-shrinking rate, which is defined as a pulse width change through a single pulse-shrinking buffer (PSB), is supposed to be constant. However, when the pulse width is narrow, the shrinking rate actually is not constant. This causes a non-linearity of TDCs. In order to avoid this issue, we propose an offset pulse detection scheme for the pulse-shrinking TDC that is composed of a ring of PSBs. The input time difference is converted to a pulse along with a fixed offset width. This pulse width keeps shrinking while it propagates on the PSB ring, then the conversion process finishes when the pulse width is shrunk below the original offset pulse width. If we chose a sufficient offset pulse width, the pulse shrinking rate remains constant during the time-to-digital conversion process. The proposed TDC is designed with 0.18$mu$m CMOS process and 3.8MS/s, 1.8ps time resolution with +1.3/-0.9LSB DNL and +2.5/-3.0LSB INL is verified by post-layout simulation. Its layout area and power consumption are 0.07mm$^2$ and 4.6mW, respectively. |
| キーワード(和) | TDC / パルス縮小法 / バッファーリング / オフセット / 高時間分解能 |
| キーワード(英) | TDC / pulse-shrinking / buffer ring / offset / fine time resolution |
| 資料番号 | VLD2015-29,ICD2015-42,IE2015-64 |
| 発行日 | 2015-10-19 (VLD, ICD, IE) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | ICD / IE / VLD / IPSJ-SLDM |
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| 開催期間 | 2015/10/26(から2日開催) |
| 開催地（和） | 一の坊（作並温泉） |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | 画像認識、車載、および一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 藤島 実(広島大) / 高村 誠之(NTT) / 松永 裕介(九大) / 福井 正博(立命館大) |
| 委員長氏名（英） | Minoru Fujishima(Hiroshima Univ.) / Seishi Takamura(NTT) / Yusuke Matsunaga(Kyushu Univ.) / Masahiro Fukui(Ritsumeikan Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 日高 秀人(ルネサス エレクトロニクス) / 浜本 隆之(東京理科大) / 市ヶ谷 敦郎(NHK) / 竹中 崇(NEC) |
| 副委員長氏名（英） | Hideto Hidaka(Renesas) / Takayuki Hamamoto(Tokyo Univ. of Science) / Atsuro Ichigaya(NHK) / Takashi Takenana(NEC) |
| 幹事氏名（和） | 吉田 毅(広島大) / 坂東 幸浩(NTT) / 宮田 高道(千葉工大) / 冨山 宏之(立命館大) / 福田 大輔(富士通研) / 横山 昌生(シャープ) / 高島 康裕(北九州市大) / 西出 岳央(東芝) |
| 幹事氏名（英） | Takeshi Yoshida(Hiroshima Univ.) / Yukihiro Bandoh(NTT) / Takamichi Miyata(Chiba Inst. of Tech.) / Hiroyuki Tomiyama(Ritsumeikan Univ.) / Daisuke Fukuda(Fujitsu Labs.) / Masao Yokoyama(Sharp) / Yasuhiro Takashima(Kitakyushu City Univ.) / Takeo Nishide(Toshiba) |
| 幹事補佐氏名（和） | 高宮 真(東大) / 岩崎 裕江(NTT) / 橋本 隆(パナソニック) / 伊藤 浩之(東工大) / 範 公可(電通大) / 高橋 桂太(名大) / 河村 圭(KDDI研) / 谷口 一徹(立命館大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Makoto Takamiya(Univ. of Tokyo) / Hiroe Iwasaki(NTT) / Takashi Hashimoto(Panasonic) / Hiroyuki Ito(Tokyo Inst. of Tech.) / Pham Konkuha(Univ. of Electro-Comm.) / Keita Takahashi(Nagoya Univ.) / Kei Kawamura(KDDI R&D Labs.) / Ittetsu Taniguchi(Ritsumeikan Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Integrated Circuits and Devices / Technical Committee on Image Engineering / Technical Committee on VLSI Design Technologies / Special Interest Group on System and LSI Design Methodology |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 高分解能パルス縮小型時間-デジタル変換器の設計 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Design of Fine-Resolution Pulse Shrinking Time-to-Digital Converter |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | TDC / TDC |
| キーワード(2)（和/英） | パルス縮小法 / pulse-shrinking |
| キーワード(3)（和/英） | バッファーリング / buffer ring |
| キーワード(4)（和/英） | オフセット / offset |
| キーワード(5)（和/英） | 高時間分解能 / fine time resolution |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 古賀 丈尚 / Takehisa Koga |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東京大学(略称：東大) The University of Tokyo(略称：Univ. of Tokyo) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 飯塚 哲也 / Tetsuya Iizuka |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東京大学(略称：東大) The University of Tokyo(略称：Univ. of Tokyo) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 名倉 徹 / Toru Nakura |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東京大学(略称：東大) The University of Tokyo(略称：Univ. of Tokyo) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 浅田 邦博 / Kunihiro Asada |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 東京大学(略称：東大) The University of Tokyo(略称：Univ. of Tokyo) |
| 発表年月日 | 2015-10-26 |
| 資料番号 | VLD2015-29,ICD2015-42,IE2015-64 |
| 巻番号（vol） | vol.115 |
| 号番号（no） | VLD-270,ICD-271,IE-272 |
| ページ範囲 | pp.13-18(VLD), pp.13-18(ICD), pp.13-18(IE), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2015-10-19 (VLD, ICD, IE) |