Abstract
A time-pickoff circuit used for time measurement suffers from a timing error due to the dependence of the generation time of a timing pulse on the size of the input signal, i.e., time walk. In this study, a time-pickoff method, which employs an automatic gain control (AGC) circuit, is proposed for reducing the timing error. The AGC circuit is added to the input of the comparator, and it renders the sizes of input signals of the comparator relatively uniform. The performance of the proposed time-pickoff method is analyzed using the SPICE simulation, and experiments are performed to confirm the analytical results. The measured time walk is reduced to 2.000 ns by 65% for input signals with a dynamic range of 20 dB as compared to a typical leading-edge discriminator.
시간 측정 시 신호 발생 시점의 기준 펄스를 발생시키는데 사용되는 time pickoff 회로는 기준 펄스의 발생 시점이 입력 신호의 크기에 영향을 받는 time walk로 인해 측정 오차를 겪는다. 본 논문에서는 이와 같은 time walk를 감소시키기 위해 자동 이득 조절(AGC: Automatic Gain Control)을 이용한 time pickoff 방식을 제안한다. 자동 이득 조절부는 가변 증폭부와 바이어스부, 입력 신호의 크기를 측정하는 크기 획득부로 구성되며, 기준 펄스를 발생하는 비교기 앞에 위치한다. 그리고, 비교기 입력 신호의 크기를 거의 일정하게 조절함으로써, time walk 발생 원인을 최소화하고 기준 펄스 발생 시점의 변화를 감소시킨다. 제안한 time pickoff 회로의 동작은 SPICE 시뮬레이션과 실험을 통하여 확인하였다. 20dB의 dynamic range와 4 ns의 상승 시간을 가지는 입력 신호에 대해 측정된 time walk는 2 ns로, 일반적으로 널리 사용되는 leading edge discriminator에 비해 약 65% 개선된 성능을 보였다.