時間-デジタル変換回路(TDC：Time-to-Digital　Converter)の基礎と設計法および応用・例

講師の言葉

　ナノ秒からピコ秒精度の時間計測は、従来は主に放射線計測等の科学分野においてのみ行われてきましたが、近年は、車間等の距離計測からイオン飛行時間による表面分析、さらにはアナログ回路方式の代替として多方面で応用が広がっています。
　時間計測では、時間ーデジタル変換デバイス(TDC: Time-to-Digital Converter)がキーデバイスとなりますが、ADCに比べ設計方法も使い方もあまりよく知られておらず、教科書も少なく、市販品もあまりありません。その主な理由は、これまでは需要が少なく、目的に応じてカスタム設計が必要となる事が多かった為だと思われます。しかしながら近年ではFPGAでも、かなり良い精度のTDCが実現出来るようになってきました。
　講義ではTDC回路の歴史から各種TDC回路の実例の紹介を行うと共に、それぞれの方式の特徴および性能の限界を示し、各自の応用に合ったTDCの設計方法や使い方をマスターしていただこうと思います。
　また最近はLSIの動作電圧が低下した事から、従来の振幅方向のアナログ回路の実現が難しくなり、時間方向の特性を利用したアナログ回路の実現方法が注目を浴びています。ここでキーデバイスとなるのはやはりTDCです。　応用例としてADPLL(All-Digital PLL)回路や、時間領域ADC、 時間差増幅回路等、最近の開発動向を出来るだけ多く紹介したいと思います。

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