由节点电容控制的新型可编程脉冲扩展时间放大器

根据提供的文件信息，本知识点将围绕“新型可编程脉冲扩展时间放大器”展开详细说明。该放大器以节点电容控制，实现了对输出时钟信号上升沿、下降沿和脉宽的同时时间差放大。这与传统仅实现信号边缘或信号脉宽时间差放大的脉冲放大器(TA)不同。本文将从以下几个方面详细探讨这一创新技术： 1. 脉冲放大器的概念和作用 脉冲放大器是一种电子设备，用于对脉冲信号进行放大。在数字电路中，对脉冲信号的边缘（上升沿或下降沿）和脉冲宽度进行放大有其特殊的意义。这样可以对脉冲信号进行更精确的时间域转换，进而对数字信号进行更细致的时间分辨率分析。 2. 可编程性及其重要性 可编程脉冲放大器的优势在于其能够根据需要进行调节和控制，这是通过控制一个6位二进制互补电容开关矩阵实现的。这种可编程性使得放大器可以灵活地调整信号的输出特性，包括脉冲宽度和时间增益。这对于适应不同的应用场景以及在精确时间测量和控制领域中是至关重要的。 3. 基于节点电容的控制机制 节点电容在放大器设计中起到关键作用，它能够影响电路状态，包括瞬态放大状态和稳态放大状态。通过使用节点电容，该放大器能够实现固定时间增益放大，并且还可以通过变斜率原理实现线性可编程时间增益放大。 4. 放大器的技术参数 在0.13微米工艺下，输入脉冲宽度范围在输入信号的50%占空周期中心可调整为-100ps至+100ps之间。输出上升沿、下降沿和输出脉冲的时间增益范围分别是[0.78, 12.53]、[1.81, 3.9]和[2.59, 26.4]。相对时间增益误差的范围分别是[0.16%, 3.47%]、[0.42%, 0.91%]和[0.36%, 1.89%]。相对于最新的脉冲放大器，该设备在下降沿的峰峰值时间增益误差改善显著，大约提高了14倍。 5. 应用背景和技术发展趋势 随着制造工艺的进步，电源电压逐渐降低，晶体管的开关速度提高。时间域转换中数字信号的分辨率远优于模拟信号在电压域的转换。传统模拟到数字转换器(ADC)使用电压域放大器来放大小的电压差异以获得更高的分辨率。而在全数字相位锁定环(ADPLL)的时间到数字转换器(TDC)中，时间放大器(TA)的作用是放大微小的时间差异，以实现更高的时间分辨率。 6. 技术创新点 本文提出的脉冲放大器相对于已报道的时间放大器，在以下方面进行了创新： - 同时实现输出时钟信号上升沿、下降沿和脉宽的时间差放大。 - 利用恒斜率原理和变斜率原理，实现固定时间增益放大和线性可编程时间增益放大。 - 通过改变输入时钟信号的周期，灵活调整输入脉冲宽度范围。 - 提供了更精确的时间增益误差改善，特别是下降沿的时间增益误差。 以上这些创新点使得该新型脉冲放大器在性能上显著优于现有的脉冲放大器，提供了更广泛的应用可能性，并在时间域信号处理领域中开创了新的研究和应用方向。