TW201547212A - 時間數位轉換器及其運作方法 - Google Patents

Abstract

一種時間數位轉換器及其運作方法，用以轉換一時間信號的致能時間為一輸出資料，包括下列步驟。透過一數位鎖相迴路依據一參考時脈信號提供一計數時脈信號。透過一計數單元依據計數時脈信號及時間信號進行計數而提供一計數結果。透過一比較單元比較時間信號的致能時間與一最小時間以提供一比較結果。當時間信號的致能時間大於最小時間時，依據比較結果輸出計數結果作為輸出資料。

Description

時間數位轉換器及其運作方法

本發明是有關於一種資料轉換器及其運作方法，且特別是有關於一種時間數位轉換器及其運作方法。

物聯網(Internet of Things，IOT)是一個基於網際網路、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立定址的普通物理對象實現互聯互通的網路，其中物聯網一般為無線網路。換言之，可把所有物品通過射頻識別等信息感測設備與互聯網連接起來，以實現智能化識別和管理。

在物聯網中，可透過無線感知網路測得週遭環境變化狀況的無線技術，其中無線感知技術是透過感知器(Sensor)和無線網路的結合，以提供週遭環境變化所對應的資料，讓遠端的人員/裝置透過這些資料判斷環境發生的狀況。並且，隨著無線通訊技術的發展，透過信號的致能時間長度來傳送資料的技術逐漸成熟且較不受週遭雜訊的干擾，因此如何使信號的致能時間轉換為數位資料則成為發展物聯網的一個重點技術。

本發明提供一種時間數位轉換器及其運作方法，可自行調整時間轉換的解析度，以提高時間數位轉換器的通用性及適用性。

本發明的時間數位轉換器，用以轉換一時間信號的致能時間為一輸出資料，包括一比較單元、一數位鎖相迴路及一計數單元。比較單元用以比較時間信號的致能時間與一最小時間，以提供一比較結果。數位鎖相迴路接收一參考時脈信號以提供一計數時脈信號。計數單元接收計數時脈信號，以依據計數時脈信號及時間信號進行計數而提供一計數結果。當時間信號的致能時間大於最小時間時，依據比較結果輸出計數結果作為輸出資料。

本發明的時間數位轉換器的運作方法，用以轉換一時間信號的致能時間為一輸出資料，包括下列步驟。透過一數位鎖相迴路依據一參考時脈信號提供一計數時脈信號。透過一計數單元依據計數時脈信號及時間信號進行計數而提供一計數結果。透過一比較單元比較時間信號的致能時間與一最小時間。當時間信號的致能時間大於最小時間時，依據比較結果輸出計數結果作為輸出資料。

基於上述，本發明實施例的時間數位轉換器及其運作方法，數位鎖相迴路依據一參考時脈信號提供一計數時脈信號，而計數單元依據計數時脈信號及時間信號進行計數而提供一計數結 果，並且在時間信號的致能時間大於最小時間時，輸出計數結果作為輸出資料。藉此，可透過數位鎖相迴路調整輸出資料的解析度，以提高時間數位轉換器的通用性及適用性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、200‧‧‧時間數位轉換器

110、210‧‧‧比較單元

120、220‧‧‧數位鎖相迴路

130、230‧‧‧計數單元

240‧‧‧多工器

CDIT‧‧‧區隔指定代碼

CKCT‧‧‧計數時脈信號

CKR‧‧‧參考時脈信號

CPR1、CPR2‧‧‧比較結果

CTR1、CTR3‧‧‧計數結果

CTR2‧‧‧參考計數結果

Dout‧‧‧輸出資料

ECT‧‧‧計數致能信號

PE1、PE2‧‧‧致能時間

SCR‧‧‧比較參考信號

STE‧‧‧時間信號

Tmin‧‧‧最小時間

VTM‧‧‧最小時間計數值

S310、S320、S330、S340‧‧‧步驟

圖1為依據本發明一實施例的時間數位轉換器的系統示意圖。

圖2為依據本發明另一實施例的時間數位轉換器的系統示意圖。

圖3為依據本發明一實施例的時間數位轉換器的運作方法的流程圖。

圖1為依據本發明一實施例的時間數位轉換器的系統示意圖。請參照圖1，在本實施例中，時間數位轉換器100包括比較單元110、數位鎖相迴路120及計數單元130。比較單元100接收時間信號STE及表示最小時間Tmin的比較參考信號SCR，並且用以比較時間信號STE的致能時間PE1與最小時間Tmin以提供比較結果CPR1。在本實施例中，比較參考信號SCR的致能時間 PE2設定為等於最小時間Tmin，因此比較單元100可比較致能時間PE1是否大於PE2而決定比較結果CPR1的電壓準位。並且，比較單元100可將致能時間PE1及PE2轉換為對應的電壓準位或數位資料，以便於進行比對，但本發明實施例不以此為限。

當時間信號STE的致能時間PE2小於等於最小時間Tmin時，表示時間信號STE未傳送資料或傳送的資料可能是雜訊所引起的，因此比較單元110可輸出為禁能準位(例如為低電壓準位)的比較結果CPR1，以避免提供不正確的輸出資料Dout。當時間信號SET的致能時間PE2大於最小時間Tmin時，表示時間信號STE所傳送資料是有義意的，因此比較單元110會輸出時間信號STE作為比較結果CPR1，亦即比較結果CPR1的波形會相同於時間信號STE。

數位鎖相迴路120耦接比較單元110以接收比較結果CPR1，且輸出比較結果CPR1作為計數致能信號ECT，亦即計數致能信號ECT的波形會相同於輸出比較結果CPR1。並且，數位鎖相迴路120接收參考時脈信號CKR以提供計數時脈信號CKCT，亦即計數時脈信號CKCT的頻率正比於參考時脈信號CKR的頻率。其中，參考時脈信號CKR的頻率可不同於計數時脈信號CKCT的頻率，並且計數時脈信號CKCT的頻率可高於參考時脈信號CKR的頻率，但本發明實施例不以此為限。

計數單元130耦接數位鎖相迴路120，以接收計數致能信號ECT及計數時脈信號CKCT，並且依據計數致能信號ECT計數 計數時脈信號CKCT的脈波數以產生計數結果CTR1。此時，由於計數致能信號ECT的波形會相同於時間信號STE，因此計數結果CTR1會對應時間信號STE的致能時間PE1。在本實施例中，由於計數單元130的計數結果CTR1已經是數位資料，因此計數單元130可直接輸出且鎖定計數結果CTR1作為輸出資料Dout。藉此，時間數位轉換器100可轉換時間信號STE的致能時間PE1為輸出資料Dout，並且可透過數位鎖相迴路120的頻率調整輸出資料Dout的解析度，以提高時間數位轉換器100的通用性及適用性。

綜合上述，在時間數位轉換器100中，比較單元110可比較時間信號STE的致能時間PE1與最小時間Tmin，以提供比較結果CPR1；數位鎖相迴路120可接收參考時脈信號CKR以提供計數時脈信號CKCT；計數單元130會接收計數時脈信號CKCT，以依據時間信號SET對計數時脈信號CKCT的時脈進行計數而提供計數結果CTR1。並且，當時間信號STE的致能時間PE1大於最小時間Tmin時，數位鎖相迴路120及計數單元130會依據比較結果CPR1進行計數而提供計數結果CTR1作為輸出資料Dout；當時間信號STE的致能時間PE1小於等於最小時間Tmin時，數位鎖相迴路120及計數單元130不會被啟動，亦即不會提供輸出資料Dout。

在本實施例中，比較參考信號SCR例如是由數位鎖相迴路120所提供，亦即比較參考信號SCR可隨著參考時脈信號CKR而變動，但本發明實施例不以為限。

圖2為依據本發明另一實施例的時間數位轉換器的系統示意圖。請參照圖2，在本實施例中，時間數位轉換器200包括比較單元210、數位鎖相迴路220、計數單元230及多工器240，其中比較單元210的比較結果CPR2預設為禁能準位(例如為低電壓準位)。

時間數位轉換器200預設為時間偵測模式(對應比較結果CPR2的禁能準位)，以偵測時間信號STE的致能時間PE1是否具有義意。當時間信號STE的致能時間PE1具有意義時(對應比較結果CPR2的致能準位，例如高電壓準位)，則時間數位轉換器200切換為資料轉換模式，以將時間信號STE的致能時間PE1轉換為輸出資料Dout。

數位鎖相迴路220接收參考時脈信號CKR及區隔指定代碼CDIT，以依據參考時脈信號CKR及產生計數時脈信號CKCT，亦即計數時脈信號CKCT的頻率相關於參考時脈信號CKR的頻率及區隔指定代碼CDIT。其中，區隔指定代碼CDIT用以設定數位鎖相迴路220的頻率增益值，亦即數位鎖相迴路220的頻率增益值越高，計數時脈信號CKCT的脈波的時間間隔越短，數位鎖相迴路220的頻率增益值越低，計數時脈信號CKCT的脈波的時間間隔越長，此可依據本領域通常知識者自行設定，本發明實施例不以此為限。

多工器240接收參考時脈信號CKR，並且耦接數位鎖相迴路220以接收計數時脈信號CKCT，多工器240依據比較單元 210的比較結果CPR2提供參考時脈信號CKR或計數時脈信號CKCT至計數單元230。

在時間數位轉換器200為時間偵測模式時，多工器240受控於比較結果CPR2傳送參考時脈信號CKR至計數單元230，而計數單元230在接收參考時脈信號CKR及時間信號STE後，會依據參考時脈信號CKR及時間信號STE進行計數以提供參考計數結果CTR2。比較單元210耦接計數單元230且接收時間信號STE及參考計數結果CTR2，比較單元210比較參考計數結果CTR2與對應最小時間Tmin的最小時間計數值VTM以提供比較結果CPR2。

在參考計數結果CTR2小於等於最小時間計數值VTM時，比較結果CPR2保持於禁能準位，亦即時間數位轉換器200仍為時間偵測模式。在參考計數結果CTR2大於最小時間計數值時，比較結果CPR2切換為致能準位，而時間數位轉換器200對應地切換為資料轉換模式。

在時間數位轉換器200切換為一資料轉換模式時，多工器240受控於比較結果CPR2傳送計數時脈信號CKCT至計數單元230，而計數單元230在接收計數時脈信號CKCT及時間信號STE後，會依據計數時脈信號CKCT及時間信號STE進行計數以提供計數結果CTR3。比較單元210在接收計數結果CTR3後，會輸出及鎖定計數結果CTR3作為輸出資料Dout。藉此，時間數位轉換器200可轉換時間信號STE的致能時間PE1為輸出資料 Dout，並且可透過區隔指定代碼CDIT調整輸出資料Dout的解析度，以提高時間數位轉換器200的通用性及適用性。

綜合上述，在時間數位轉換器200中，比較單元210可比較時間信號STE的致能時間PE1與最小時間Tmin，以提供比較結果CPR2；數位鎖相迴路220可接收參考時脈信號CKR以提供計數時脈信號CKCT；計數單元230會接收計數時脈信號CKCT，以依據時間信號SET對計數時脈信號CKCT的時脈進行計數而提供計數結果CTR3。並且，當時間信號STE的致能時間PE1大於最小時間Tmin時，數位鎖相迴路220及計數單元230會依據比較結果CPR2進行計數而提供計數結果CTR3，而比較單元210會輸出計數結果CTR3作為輸出資料Dout；當時間信號STE的致能時間PE1小於等於最小時間Tmin時，比較單元210不會提供輸出資料Dout。

圖3為依據本發明一實施例的時間數位轉換器的運作方法的流程圖。請參照圖3，在本實施例中，時間數位轉換器用以轉換一時間信號的致能時間為一輸出資料，並且時間數位轉換器的運作方法包括下列步驟。透過一數位鎖相迴路依據一參考時脈信號提供一計數時脈信號(步驟S310)。透過一計數單元依據計數時脈信號及時間信號進行計數而提供一計數結果(步驟S320)。透過一比較單元比較時間信號的致能時間與一最小時間以提供一比較結果(步驟S330)。當時間信號的致能時間大於最小時間時，依據比較結果輸出計數結果作為輸出資料(步驟S340)。其中，上述步 驟S310、S320、S330、S340的順序為用以說明，本發明實施例不以此為限。並且，上述步驟S310、S320、S330、S340的細節可參照圖1及圖2實施例所示，在此則不再贅述。

綜上所述，本發明實施例的時間數位轉換器及其運作方法，數位鎖相迴路依據一參考時脈信號提供一計數時脈信號，而計數單元依據計數時脈信號及時間信號進行計數而提供一計數結果，並且在時間信號的致能時間大於最小時間時，輸出計數結果作為輸出資料。藉此，可透過參考時脈信號調整輸出資料的解析度，以提高時間數位轉換器的通用性及適用性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

S310、S320、S330、S340‧‧‧步驟

Claims (17)

1. 一種時間數位轉換器，用以轉換一時間信號的致能時間為一輸出資料，包括：一比較單元，用以比較該時間信號的致能時間與一最小時間，以提供一比較結果；一數位鎖相迴路，接收一參考時脈信號以提供一計數時脈信號；以及一計數單元，接收該計數時脈信號，以依據該計數時脈信號及該時間信號進行計數而提供一計數結果；其中，當該時間信號的致能時間大於該最小時間時，依據該比較結果輸出該計數結果作為該輸出資料。
2. 如申請專利範圍第1項所述的時間數位轉換器，其中該比較單元接收該時間信號及表示該最小時間的一比較參考信號，當該時間信號的致能時間大於該最小時間時，該比較單元輸出該時間信號作為該比較結果，當該時間信號的致能時間小於等於該最小時間時，該比較單元輸出為禁能準位的該比較結果，該數位鎖相迴路接收該比較結果，且輸出該比較結果作為一計數致能信號，該計數單元接收該計數時脈信號及該計數致能信號，以依據該計數時脈信號及該計數致能信號進行計數，並且該計數單元輸出且鎖定該計數結果作為該輸出資料。
3. 如申請專利範圍第2項所述的時間數位轉換器，其中該數 位鎖相迴路提供該比較參考信號。
4. 如申請專利範圍第2項所述的時間數位轉換器，其中該比較參考信號的致能時間等於該最小時間。
5. 如申請專利範圍第1項所述的時間數位轉換器，其中在該時間數位轉換器為一時間偵測模式時，該計數單元接收該參考時脈信號及該時間信號以提供一參考計數結果，該比較單元比較該參考計數結果與對應該最小時間的一最小時間計數值以提供該比較結果，在該時間數位轉換器為一資料轉換模式時，該計數單元接收該計數時脈信號及該時間信號以提供該計數結果，該比較單元接收該計數結果，以輸出及鎖定該計數結果作為該輸出資料，其中，該時間數位轉換器依據該比較結果設定為該時間偵測模式或該資料轉換模式。
6. 如申請專利範圍第5項所述的時間數位轉換器，其中該時間數位轉換器預設為該時間偵測模式，並且在該參考計數結果大於該最小時間計數值時，該時間數位轉換器切換為該資料轉換模式。
7. 如申請專利範圍第5項所述的時間數位轉換器，其中該數位鎖相迴路依據該參考時脈信號及一區隔指定代碼產生該計數時脈信號。
8. 如申請專利範圍第5項所述的時間數位轉換器，更包括一多工器，接收該參考時脈信號及該計數時脈信號，以依據該比較 結果提供該參考時脈信號或該計數時脈信號至該計數單元。
9. 如申請專利範圍第1項所述的時間數位轉換器，其中該計數時脈信號的頻率高於該參考時脈信號。
10. 一種時間數位轉換器的運作方法，用以轉換一時間信號的致能時間為一輸出資料，包括：透過一數位鎖相迴路依據一參考時脈信號提供一計數時脈信號；透過一計數單元依據該計數時脈信號及該時間信號進行計數而提供一計數結果；透過一比較單元比較該時間信號的致能時間與一最小時間，以提供一比較結果；以及當該時間信號的致能時間大於該最小時間時，依據該比較結果輸出該計數結果作為該輸出資料。
11. 如申請專利範圍第10項所述的時間數位轉換器的運作方法，更包括：透過該比較單元比較該時間信號及表示該最小時間的一比較參考信號；當該時間信號的致能時間大於該最小時間時，透過該比較單元輸出該時間信號作為該比較結果；當該時間信號的致能時間小於等於該最小時間時，透過該比較單元輸出為禁能準位的該比較結果；透過該數位鎖相迴路傳送該比較結果作為一計數致能信號； 以及透過該計數單元依據該計數時脈信號及該計數致能信號進行計數，並且透過該計數單元輸出且鎖定該計數結果作為該輸出資料。
12. 如申請專利範圍第11項所述的時間數位轉換器的運作方法，更包括透過該數位鎖相迴路提供該比較參考信號。
13. 如申請專利範圍第11項所述的時間數位轉換器的運作方法，其中該比較參考信號的致能時間等於該最小時間。
14. 如申請專利範圍第10項所述的時間數位轉換器的運作方法，更包括：在該時間數位轉換器為一時間偵測模式時，透過該計數單元依據該參考時脈信號及該時間信號提供一參考計數結果，並且透過該比較單元比較該參考計數結果與對應該最小時間的一該最小時間計數值以提供該比較結果；在該時間數位轉換器為一資料轉換模式時，透過該計數單元依據該計數時脈信號及該時間信號提供該計數結果，透過該比較單元傳送及鎖定該計數結果作為該輸出資料；以及依據該比較結果設定該時間數位轉換器為該時間偵測模式或該資料轉換模式。
15. 如申請專利範圍第14項所述的時間數位轉換器的運作方法，更包括： 該時間數位轉換器預設為該時間偵測模式；以及在該參考計數結果大於該最小時間計數值時，將該時間數位轉換器切換為該資料轉換模式。
16. 如申請專利範圍第14項所述的時間數位轉換器的運作方法，更包括：透過該數位鎖相迴路依據該參考時脈信號及一區隔指定代碼產生該計數時脈信號。
17. 如申請專利範圍第10項所述的時間數位轉換器的運作方法，其中該計數時脈信號的頻率高於該參考時脈信號。