一种基于频率转电压电路校正TDC步进的方法及装置专利检索-测时学专利检索查询-专利查询网

一种基于频率转电压电路校正TDC步进的方法及装置
申请号	CN202211737840.7	申请日	2022-12-31	公开(公告)号	CN116015287B	公开(公告)日	2024-03-19
申请人	成都电科星拓科技有限公司;			发明人	蹇俊杰;
摘要	本发明公开了一种基于频率转电压电路校正TDC步进的方法及装置，其中方法包括以下步骤：基于K个第一时间数字转换器复制生成N个第二时间数字转换器，通过通路控制将N个第二时间数字转换器以负反馈方式连接振荡，并输出振荡频率脉冲；频率转电压电路将振荡频率脉冲转换为电压并输出转换电压，电压控制电路将转换电压与参考电压进行比较，确定出控制电压并输出至第一和第二时间数字转换器；锁相环电路开始工作后，电压控制电路将通过控制电压和第二时间数字转换器使转换电压与参考电压相等，从而校正并固定第一时间数字转换器的延迟即步进精度。本发明通过将TDC输出的振荡频率脉冲转换为电压进行控制，可高效地对TDC步进精度进行校正。
权利要求	1.一种基于频率转电压电路校正TDC步进的方法，其特征在于，包括以下步骤： S1. 基于锁相环电路中的K个第一时间数字转换器，复制生成N个第二时间数字转换器，通过通路控制将所述N个第二时间数字转换器以负反馈方式连接振荡，并输出振荡频率脉冲至频率转电压电路；其中，K, N>1； S2. 所述频率转电压电路将所述振荡频率脉冲转换为电压并输出转换电压至电压控制电路，所述电压控制电路将所述转换电压与参考电压进行比较，确定出控制电压并输出至所述第一时间数字转换器和所述第二时间数字转换器； S3. 所述锁相环电路开始工作后，所述电压控制电路将通过所述控制电压和所述第二时间数字转换器使所述频率转电压电路输出的转换电压与所述参考电压相等，从而校正并固定所述第一时间数字转换器的延迟即步进精度；所述频率转电压电路包括开关脉冲转换电路、偏置电路、频率转换电路和低通滤波器电路，所述开关脉冲转换电路、频率转换电路和低通滤波器电路依次电连接，所述偏置电路电连接所述频率转换电路；所述开关脉冲转换电路被配置为将输入脉冲转换为两路差分的开关控制信号；所述偏置电路被配置为提供偏置电流；所述频率转电压电路被配置为基于所述开关控制信号和所述偏置电路提供的偏置电流，通过互补开关和旁路电容形成电荷搬运，并输出节点电压；所述低通滤波器电路被配置为过滤掉所述节点电压中的高频纹波得到最终的电压，从而将输入脉冲频率转换为电压；所述频率转换电路包括镜像恒流源、第一MOS管开关、第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容，所述频率转换电路的实现方式及电路结构有两种：所述第一电阻的第一端电连接工作电源，所述第一电阻的第二端电连接镜像恒流源输入端、第一MOS管开关和第一电容的第一端，所述第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，所述镜像恒流源输出端、第二MOS管开关、第一电容和第二电容的第二端接地；所述镜像恒流源的输入端电连接工作电源，所述镜像恒流源的输出端电连接所述第一MOS管开关、第一电阻和第一电容的第一端，所述第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，所述第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容的第二端接地。 2.根据权利要求1所述的基于频率转电压电路校正TDC步进的方法，其特征在于，所述电压控制电路包括低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的信号输入端电连接所述频率转电压电路的信号输出端，所述低压差线性稳压器的信号输出端电连接所述第一时间数字转换器和所述第二时间数字转换器的信号输入端。 3.一种基于频率转电压电路校正TDC步进的装置，其特征在于，包括K个第一时间数字转换器、N个第二时间数字转换器、频率转电压电路和电压控制电路，所述第二时间数字转换器、频率转电压电路和电压控制电路依次电连接，所述电压控制电路分别电连接所述第一时间数字转换器和所述第二时间数字转换器；其中，K, N>1；所述第二时间数字转换器由锁相环电路中的所述第一时间数字转换器复制生成，且N个第二时间数字转换器以负反馈方式连接振荡，并能够输出振荡频率脉冲至所述频率转电压电路；所述频率转电压电路被配置为将所述振荡频率脉冲转换为电压并输出转换电压至电压控制电路；所述电压控制电路被配置为将所述转换电压与参考电压进行比较，确定出控制电压并输出至所述第一时间数字转换器和所述第二时间数字转换器；在所述锁相环电路开始工作后，所述电压控制电路能够通过所述控制电压和所述第二时间数字转换器使所述频率转电压电路输出的转换电压与所述参考电压相等，从而校正并固定所述第一时间数字转换器的延迟即步进精度；所述频率转电压电路包括开关脉冲转换电路、偏置电路、频率转换电路和低通滤波器电路，所述开关脉冲转换电路、频率转换电路和低通滤波器电路依次电连接，所述偏置电路电连接所述频率转换电路；所述开关脉冲转换电路被配置为将输入脉冲转换为两路差分的开关控制信号；所述偏置电路被配置为提供偏置电流；所述频率转电压电路被配置为基于所述开关控制信号和所述偏置电路提供的偏置电流，通过互补开关和旁路电容形成电荷搬运，并输出节点电压；所述低通滤波器电路被配置为过滤掉所述节点电压中的高频纹波得到最终的电压，从而将输入脉冲频率转换为电压；所述频率转换电路包括镜像恒流源、第一MOS管开关、第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容，所述频率转换电路的实现方式及电路结构有两种：所述第一电阻的第一端电连接工作电源，所述第一电阻的第二端电连接镜像恒流源输入端、第一MOS管开关和第一电容的第一端，所述第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，所述镜像恒流源输出端、第二MOS管开关、第一电容和第二电容的第二端接地；所述镜像恒流源的输入端电连接工作电源，所述镜像恒流源的输出端电连接所述第一MOS管开关、第一电阻和第一电容的第一端，所述第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，所述第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容的第二端接地。 4.根据权利要求3所述的基于频率转电压电路校正TDC步进的装置，其特征在于，所述电压控制电路包括低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的信号输入端电连接所述频率转电压电路的信号输出端，所述低压差线性稳压器的信号输出端电连接所述第一时间数字转换器和所述第二时间数字转换器的信号输入端。
说明书全文	一种基于频率转电压电路校正TDC步进的方法及装置技术领域 [0001] 本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种基于频率转电压电路校正TDC步进的方法及装置。背景技术 [0002] 锁相环电路中，时间数字转换器(TDC，Time to Digital Converter)是测试相位差的关键元件，但是TDC受工艺波动影响比较大，对锁相环特别是全数字锁相环(ADPLL)的锁定和性能都有比较大影响。 [0003] 公开号为CN102916693B的发明专利公开了一种全数字锁相环，包括模数转换电路ADC、自动增益控制电路AGC、数字低通滤波器DLPF、同步头分离电路、鉴频器FD、时间数字转换电路TDC、粗调滤波器、鉴相器PD、细调滤波器、加法器、数控振荡器DCO以及像素分频电路。其中鉴频器，时间数字转换电路，粗调滤波器，数控振荡器以及像素分频器电路构成锁频环路，加快所述全数字锁相环的锁定过程。其中模数转换电路，自动增益控制电路，数字低通滤波器，鉴频鉴相器，细调滤波器，数控振荡器以及像素分频器电路构成锁相环路，用以对模拟视频信号中的同步头的相位进行精确锁定。 [0004] 公开号为CN113098497B的发明专利公开了一种基于自适应Kalman滤波器的全数字锁相环低噪声数字鉴相器，包括：基于相位累加器的多段调节全数字锁相环以及设置于多段调节全数字锁相环内的用于降低噪声的自适应Kalman滤波器，其中：自适应Kalman滤波器的输入端分别接收上一周期的DCO控制字及当前周期测量到的DCO输出信号的相位信息，利用量化噪声的估计信息进行滤波，从而得到优化的DCO输出信号的相位信息。该发明针对全数字锁相环各噪声源进行了噪声优化，利用自适应Kalman滤波器对鉴相过程中的TDC的量化噪声及DCO的量化噪声进行优化，从而减小鉴相结果中的噪声成分，进而优化环路的噪声性能。 [0005] 公开号为CN106209080A的发明专利申请公开了一种低抖动宽捕获频率范围的全数字锁相环，包括TDC模块、数字滤波器、DCO模块、二分频器和可变模分频器；TDC模块比较输入的参考时钟和反馈时钟的相位，输出相位误差信号；数字滤波器将相位误差信号转换为一组控制字，DCO模块根据该组控制字调整输出时钟的频率和相位；二分频器将输出时钟的频率降低一半、通过可变模分频器根据预设模值分频后生成反馈时钟给TDC模块比较；依此循环直至参考时钟与反馈时钟的频率一致，相位达到预设误差时，全数字锁相环锁定。TDC模块降低了输出抖动；DCO模块的调整扩宽了锁相环的捕获频率范围，解决了现有全数字锁相环的抖动值较高、捕获频率范围较窄的问题。发明内容 [0006] 为了解决上述问题，本发明提出一种基于频率转电压电路校正TDC步进的方法及装置，通过将时间数字转换器输出的振荡频率脉冲转换为电压进行控制，可高效地对时间数字转换器的步进精度进行精确校正。 [0007] 本发明采用的技术方案如下： [0008] 一种基于频率转电压电路校正TDC步进的方法，包括以下步骤： [0009] S1.基于锁相环电路中的K个第一时间数字转换器，复制生成N个第二时间数字转换器，通过通路控制将所述N个第二时间数字转换器以负反馈方式连接振荡，并输出振荡频率脉冲至频率转电压电路；其中，K,N>1； [0010] S2.所述频率转电压电路将所述振荡频率脉冲转换为电压并输出转换电压至电压控制电路，所述电压控制电路将所述转换电压与参考电压进行比较，确定出控制电压并输出至所述第一时间数字转换器和所述第二时间数字转换器； [0011] S3.所述锁相环电路开始工作后，所述电压控制电路将通过所述控制电压和所述第二时间数字转换器使所述频率转电压电路输出的转换电压与所述参考电压相等，从而校正并固定所述第一时间数字转换器的延迟即步进精度。 [0012] 进一步地，所述频率转电压电路包括开关脉冲转换电路、偏置电路、频率转换电路和低通滤波器电路，所述开关脉冲转换电路、频率转换电路和低通滤波器电路依次电连接，所述偏置电路电连接所述频率转换电路；所述开关脉冲转换电路被配置为将输入脉冲转换为两路差分的开关控制信号；所述偏置电路被配置为提供偏置电流；所述频率转电压电路被配置为基于所述开关控制信号和所述偏置电路提供的偏置电流，通过互补开关和旁路电容形成电荷搬运，并输出节点电压；所述低通滤波器电路被配置为过滤掉所述节点电压中的高频纹波得到最终的电压，从而将输入脉冲频率转换为电压。 [0013] 进一步地，所述频率转换电路包括镜像恒流源、第一MOS管开关、第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容，所述第一电阻的第一端电连接工作电源，所述第一电阻的第二端电连接镜像恒流源输入端、第一MOS管开关和第一电容的第一端，所述第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，所述镜像恒流源输出端、第二MOS管开关、第一电容和第二电容的第二端接地。 [0014] 进一步地，所述频率转换电路包括镜像恒流源、第一MOS管开关、第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容，所述镜像恒流源的输入端电连接工作电源，所述镜像恒流源的输出端电连接所述第一MOS管开关、第一电阻和第一电容的第一端，所述第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，所述第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容的第二端接地。 [0015] 进一步地，所述电压控制电路包括低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的信号输入端电连接所述频率转电压电路的信号输出端，所述低压差线性稳压器的信号输出端电连接所述第一时间数字转换器和所述第二时间数字转换器的信号输入端。 [0016] 一种基于频率转电压电路校正TDC步进的装置，包括K个第一时间数字转换器、N个第二时间数字转换器、频率转电压电路和电压控制电路，所述第二时间数字转换器、频率转电压电路和电压控制电路依次电连接，所述电压控制电路分别电连接所述第一时间数字转换器和所述第二时间数字转换器；其中，K,N>1； [0017] 所述第二时间数字转换器由锁相环电路中的所述第一时间数字转换器复制生成，且N个第二时间数字转换器以负反馈方式连接振荡，并能够输出振荡频率脉冲至所述频率转电压电路； [0018] 所述频率转电压电路被配置为将所述振荡频率脉冲转换为电压并输出转换电压至电压控制电路； [0019] 所述电压控制电路被配置为将所述转换电压与参考电压进行比较，确定出控制电压并输出至所述第一时间数字转换器和所述第二时间数字转换器；在所述锁相环电路开始工作后，所述电压控制电路能够通过所述控制电压和所述第二时间数字转换器使所述频率转电压电路输出的转换电压与所述参考电压相等，从而校正并固定所述第一时间数字转换器的延迟即步进精度。 [0020] 进一步地，所述频率转电压电路包括开关脉冲转换电路、偏置电路、频率转换电路和低通滤波器电路，所述开关脉冲转换电路、频率转换电路和低通滤波器电路依次电连接，所述偏置电路电连接所述频率转换电路；所述开关脉冲转换电路被配置为将输入脉冲转换为两路差分的开关控制信号；所述偏置电路被配置为提供偏置电流；所述频率转电压电路被配置为基于所述开关控制信号和所述偏置电路提供的偏置电流，通过互补开关和旁路电容形成电荷搬运，并输出节点电压；所述低通滤波器电路被配置为过滤掉所述节点电压中的高频纹波得到最终的电压，从而将输入脉冲频率转换为电压。 [0021] 进一步地，所述频率转换电路包括镜像恒流源、第一MOS管开关、第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容，所述第一电阻的第一端电连接工作电源，所述第一电阻的第二端电连接镜像恒流源输入端、第一MOS管开关和第一电容的第一端，所述第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，所述镜像恒流源输出端、第二MOS管开关、第一电容和第二电容的第二端接地。 [0022] 进一步地，所述频率转换电路包括镜像恒流源、第一MOS管开关、第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容，所述镜像恒流源的输入端电连接工作电源，所述镜像恒流源的输出端电连接所述第一MOS管开关、第一电阻和第一电容的第一端，所述第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，所述第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容的第二端接地。 [0023] 进一步地，所述电压控制电路包括低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的信号输入端电连接所述频率转电压电路的信号输出端，所述低压差线性稳压器的信号输出端电连接所述第一时间数字转换器和所述第二时间数字转换器的信号输入端。 [0024] 本发明的有益效果在于： [0025] 本发明的一种基于频率转电压电路校正TDC步进的方法及装置，通过将时间数字转换器输出的振荡频率脉冲转换为电压进行控制，可高效地对时间数字转换器的步进精度进行精确校正。附图说明 [0026] 图1典型的时间数字转换器延迟随工艺波动示意图。 [0027] 图2本发明基于频率转电压电路校正TDC步进的方法流程图。 [0028] 图3本发明基于频率转电压电路校正TDC步进的方法原理图。 [0029] 图4本发明中多个时间数字转换器连接示意图 [0030] 图5本发明的频率转电压电路原理图。 [0031] 图6输入脉冲处理前后示意图。 [0032] 图7节点电压VA、VB处的波形图。 [0033] 图8本发明的频率转电压原理图。 [0034] 图9本发明的低通滤波器电路原理图。 [0035] 图10本发明一个优选的实现频率转电压的完整电路原理图。 [0036] 图11各节点处的波形图之一。 [0037] 图12各节点处的波形图之二。 [0038] 图13本发明的电压控制电路原理图。具体实施方式 [0039] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0040] 实施例1 [0041] 如图1所示为典型的时间数字转换器(TDC，Time to Digital Converter)的延迟随工艺波动情况，可见在典型情况、缓慢情况(SS)和快速情况(FF)下的延迟时间并不固定。 [0042] 因此，本实施例提供了一种基于频率转电压电路校正TDC步进的方法，如图2和图3所示，包括以下步骤： [0043] S1.基于锁相环电路中的K个第一时间数字转换器，复制生成N个第二时间数字转换器，通过通路控制将N个第二时间数字转换器以负反馈方式连接振荡，并输出振荡频率脉冲至频率转电压电路；其中，K,N>1； [0044] S2.频率转电压电路将振荡频率脉冲转换为电压并输出转换电压Vout至电压控制电路，电压控制电路将转换电压Vout与参考电压Vref进行比较，确定出控制电压Vcont并输出至第一时间数字转换器和第二时间数字转换器； [0045] S3.锁相环电路开始工作后，电压控制电路将通过控制电压Vcont和第二时间数字转换器使频率转电压电路输出的转换电压Vout与参考电压Vref相等，由于控制电压Vout和频率是成对应关系的，故间接地通知了振荡频率脉冲的频率为固定的频率fx，而频率fx＝NTdelay，所以频率fx固定了也就是固定了时间数字转换器的延迟Tdelay。由于第一时间数字转换器和第二时间数字转换器一样，控制电压Vcont送到K bit的第一时间数字转换器后，其延迟也会校正为Tdelay。 [0046] 如图4所示，将N个时间数字转换器首尾相连，负反馈会使时间数字转换器产生振荡，一段时间以后可得到稳定振荡频率。 [0047] 优选地，如图5所示，频率转电压电路包括开关脉冲转换电路、偏置电路、频率转换电路和低通滤波器电路，开关脉冲转换电路、频率转换电路和低通滤波器电路依次电连接，偏置电路电连接频率转换电路；开关脉冲转换电路被配置为将输入脉冲转换为两路差分的开关控制信号；偏置电路被配置为提供偏置电流；频率转电压电路被配置为基于开关控制信号和偏置电路提供的偏置电流，通过互补开关和旁路电容形成电荷搬运，并输出节点电压；低通滤波器电路被配置为过滤掉节点电压中的高频纹波得到最终的电压，从而将输入脉冲频率转换为电压。 [0048] 优选地，如图6所示，开关脉冲转换电路会把输入脉冲转为两路差分的开关控制信号，有多种方式可以实现，通常可以把输入脉冲直接作为驱动信号一路经过反相器，一路经过传输门实现单端转差分。 [0049] 优选地，频率转换电路包括镜像恒流源、第一MOS管开关、第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容，频率转换电路的具体实现方式及电路结构有两种： [0050] (1)如图7所示，第一电阻的第一端电连接工作电源，第一电阻的第二端电连接镜像恒流源输入端、第一MOS管开关和第一电容的第一端，第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，镜像恒流源输出端、第二MOS管开关、第一电容和第二电容的第二端接地。 [0051] (2)镜像恒流源的输入端电连接工作电源，镜像恒流源的输出端电连接第一MOS管开关、第一电阻和第一电容的第一端，第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容的第二端接地。 [0052] 具体地，如图7所示，本实施例以上述第(1)种实现方式为例说明输入脉冲频率转电压的实现原理如下： [0053] 1.I1是镜像恒流源，可以让工作区间内电流基本恒定。 [0054] 2.R1是第一电阻，C1、C2分别是第一电容和第二电容，C1的电容值比C2大的多，S1、S1B分别是第一MOS管开关、第二MOS管开关。 [0055] 3.VB节点电压是频率转电压电路的输出节点。 [0056] 4.转换开始后，S1、S1B接开关脉冲转换电路的开关控制信号，S1和S1B轮流导通： [0057] (1)当S1导通的时候，S1B断开。S1开关电阻非常小，C1和C2会迅速地电荷共享实现VA≈VB，C2上充的电荷＝CVB。 [0058] (2)当S1B导通的时候，S1断开。S1B的低导通电阻会迅速把VB电压拉到接近地，也就是VB≈0。 [0059] (3)长期工作稳定以后，在脉冲周期的一个周期内，电路实现了把C2电压充到VB又再放到0的过程，这一过程实现了电荷的搬运。长期来看，搬运电荷的过程可以等效为一个平均电流，平均电流If＝fC2VB，原理等效于开关电容做电阻。 [0060] (4)基于步骤(3)的计算，长期来看，根据KCL(基尔霍夫电流定律)，流过电阻R1的电流＝I1+If，所以电阻两端的平均电压为： [0061] VR＝(I1+If)R1 (1) [0062] (5)将VB＝VDD‑VR代入公式(1)可得： [0063] VB平均电压＝＝(VDD‑I1R1)/(1+R1fC2) (2) [0064] 当I1、R、C2均为电路控制值以后，VB就是一个和频率呈现单调的表达式，频率的波动就可以转换为电压的波动。 [0065] 特别的，可以不需要电流源I1，即公式(2)中I1＝0，那么公式可以简化为： [0066] VB平均电压＝(VDD)/(1+R1fC2) (3) [0067] 由图7的电路分析可知，VB的平均电压和输入脉冲频率f是公式(2)的关系，即输入脉冲频率越高，输出电压越低。虽然VB的平均电压是和输入脉冲频率f基本成反比的，但是瞬态电压有高频纹波，实际VA/VB波形如图8所示。 [0068] 由于太大的纹波不利于精确的控制，故本实施例把VB的信号经过一个大的低通滤波器以后可以实现纹波的衰减，常见的低通滤波器可以用RC实现，如图9所示。如图10所示为本实施中一个优选的实现频率转电压的完整电路。 [0069] 如图11所示为各节点处的波形图之一，其中频率f＝1/150ns。如图12所示为各节点处的波形图之二，其中频率f＝1/300ns，可见频率降低，VOUT电压升高，即输入脉冲频率与输出电压成反比，其结果与功能描述相吻合。 [0070] 优选地，电压控制电路可采用低压差线性稳压器(LDO)实现，常见的类似LDO都具有输出电压锁定到参考电压的能力，如图13所示的常见LDO结构，稳定以后运算放大器OPA和功率管MP的电路会把Vout输出锁定到Vref1p1的电路，电压控制电路的原理类似。其中Vref1p1就是校正后的参考电压Vref，Vfb端会接频率转电压后的电压信号，Vout就是Vcont电压信号。 [0071] 实施例2 [0072] 本实施例提供了一种基于频率转电压电路校正TDC步进的装置，如图3所示，包括K个第一时间数字转换器、N个第二时间数字转换器、频率转电压电路和电压控制电路，第二时间数字转换器、频率转电压电路和电压控制电路依次电连接，电压控制电路分别电连接第一时间数字转换器和第二时间数字转换器；其中，K,N>1。 [0073] 第二时间数字转换器由锁相环电路中的第一时间数字转换器复制生成，且N个第二时间数字转换器以负反馈方式连接振荡，并能够输出振荡频率脉冲至频率转电压电路。如图4所示，将N个时间数字转换器首尾相连，负反馈会使时间数字转换器产生振荡，一段时间以后可得到稳定振荡频率。 [0074] 频率转电压电路被配置为将振荡频率脉冲转换为电压并输出转换电压Vout至电压控制电路。 [0075] 电压控制电路被配置为将转换电压Vout与参考电压Vref进行比较，确定出控制电压Vcont并输出至第一时间数字转换器和第二时间数字转换器；在锁相环电路开始工作后，电压控制电路能够通过控制电压Vcont和第二时间数字转换器使频率转电压电路输出的转换电压Vout与参考电压Vref相等，由于控制电压Vout和频率是成对应关系的，故间接地通知了振荡频率脉冲的频率为固定的频率fx，而频率fx＝NTdelay，所以频率fx固定了也就是固定了时间数字转换器的延迟Tdelay。由于第一时间数字转换器和第二时间数字转换器一样，控制电压Vcont送到K bit的第一时间数字转换器后，其延迟也会校正为Tdelay。 [0076] 优选地，如图5所示，频率转电压电路包括开关脉冲转换电路、偏置电路、频率转换电路和低通滤波器电路，开关脉冲转换电路、频率转换电路和低通滤波器电路依次电连接，偏置电路电连接频率转换电路；开关脉冲转换电路被配置为将输入脉冲转换为两路差分的开关控制信号；偏置电路被配置为提供偏置电流；频率转电压电路被配置为基于开关控制信号和偏置电路提供的偏置电流，通过互补开关和旁路电容形成电荷搬运，并输出节点电压；低通滤波器电路被配置为过滤掉节点电压中的高频纹波得到最终的电压，从而将输入脉冲频率转换为电压。 [0077] 优选地，如图6所示，开关脉冲转换电路会把输入脉冲转为两路差分的开关控制信号，有多种方式可以实现，通常可以把输入脉冲直接作为驱动信号一路经过反相器，一路经过传输门实现单端转差分。 [0078] 优选地，频率转换电路包括镜像恒流源、第一MOS管开关、第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容，频率转换电路的具体实现方式及电路结构有两种： [0079] (1)如图7所示，第一电阻的第一端电连接工作电源，第一电阻的第二端电连接镜像恒流源输入端、第一MOS管开关和第一电容的第一端，第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，镜像恒流源输出端、第二MOS管开关、第一电容和第二电容的第二端接地。 [0080] (2)镜像恒流源的输入端电连接工作电源，镜像恒流源的输出端电连接第一MOS管开关、第一电阻和第一电容的第一端，第一MOS管开关的第二端电连接第二MOS管开关和第二电容的第一端，第二MOS管开关、第一电阻、第一电容和第二电容的第二端接地。 [0081] 具体地，如图7所示，本实施例以上述第(1)种实现方式为例说明输入脉冲频率转电压的实现原理如下： [0082] 1.I1是镜像恒流源，可以让工作区间内电流基本恒定。 [0083] 2.R1是第一电阻，C1、C2分别是第一电容和第二电容，C1的电容值比C2大的多，S1、S1B分别是第一MOS管开关、第二MOS管开关。 [0084] 3.VB节点电压是频率转电压电路的输出节点。 [0085] 4.转换开始后，S1、S1B接开关脉冲转换电路的开关控制信号，S1和S1B轮流导通： [0086] (1)当S1导通的时候，S1B断开。S1开关电阻非常小，C1和C2会迅速地电荷共享实现VA≈VB，C2上充的电荷＝CVB。 [0087] (2)当S1B导通的时候，S1断开。S1B的低导通电阻会迅速把VB电压拉到接近地，也就是VB≈0。 [0088] (3)长期工作稳定以后，在脉冲周期的一个周期内，电路实现了把C2电压充到VB又再放到0的过程，这一过程实现了电荷的搬运。长期来看，搬运电荷的过程可以等效为一个平均电流，平均电流If＝fC2VB，原理等效于开关电容做电阻。 [0089] (4)基于步骤(3)的计算，长期来看，根据KCL(基尔霍夫电流定律)，流过电阻R1的电流＝I1+If，所以电阻两端的平均电压为： [0090] VR＝(I1+If)R1 (1) [0091] (5)将VB＝VDD‑VR代入公式(1)可得： [0092] VB平均电压＝＝(VDD‑I1R1)/(1+R1fC2) (2)[0093] 当I1、R、C2均为电路控制值以后，VB就是一个和频率呈现单调的表达式，频率的波动就可以转换为电压的波动。 [0094] 特别的，可以不需要电流源I1，即公式(2)中I1＝0，那么公式可以简化为： [0095] VB平均电压＝(VDD)/(1+R1fC2) (3) [0096] 由图7的电路分析可知，VB的平均电压和输入脉冲频率f是公式(2)的关系，即输入脉冲频率越高，输出电压越低。虽然VB的平均电压是和输入脉冲频率f基本成反比的，但是瞬态电压有高频纹波，实际VA/VB波形如图8所示。 [0097] 由于太大的纹波不利于精确的控制，故本实施例把VB的信号经过一个大的低通滤波器以后可以实现纹波的衰减，常见的低通滤波器可以用RC实现，如图9所示。如图10所示为本实施中一个优选的实现频率转电压的完整电路。 [0098] 如图11所示为各节点处的波形图之一，其中频率f＝1/150ns。如图12所示为各节点处的波形图之二，其中频率f＝1/300ns，可见频率降低，VOUT电压升高，即输入脉冲频率与输出电压成反比，其结果与功能描述相吻合。 [0099] 优选地，电压控制电路可采用低压差线性稳压器(LDO)实现，常见的类似LDO都具有输出电压锁定到参考电压的能力，如图13所示的常见LDO结构，稳定以后运算放大器OPA和功率管MP的电路会把Vout输出锁定到Vref1p1的电路，电压控制电路的原理类似。其中Vref1p1就是校正后的参考电压Vref，Vfb端会接频率转电压后的电压信号，Vout就是Vcont电压信号。 [0100] 需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简便描述，故将其表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

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