Original title: Návrh injekcí zavěšeného kruhového oscilátoru pro aplikaci v systémech LIDAR přímo měřících čas průletu
Translated title: Injection locked ring oscillator design for application in Direct Time of Flight LIDAR
Authors: Fránek, Jakub ; Háze, Jiří (referee) ; Kledrowetz, Vilém (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2021
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Diplomová práce přibližuje systémy LIDAR přímo měřící čas průletu a časově digitální převodníky určené k použití v těchto systémech. Představuje problematiku distribuce hodinových signálů napříč soubory časově digitálních převodníků v LIDAR systémech a věnuje se jednomu z nových řešení této problematiky, které je založené na injekcí zavěšených oscilátorech. Technika injekčního zavěšení oscilátorů je důkladně matematicky popsána. V programu Matlab byl vytvořen simulační model injekcí zavěšeného kruhového oscilátoru, který potvrzuje správnost uvedených analytických predikcí. Ve výrobní technologii ONK65 byl navržen injekcí zavěšený kruhový oscilátor stabilizovaný pomocí smyčky závěsu zpoždění, určený pro implementaci časově digitálního převodníku pro systém LIDAR. Navržený injekcí zavěšený kruhový oscilátor byl verifikován počítačovými simulacemi zohledňujícími vliv procesních, napěťových i teplotních variací. Oscilátor poskytuje specifikované časové rozlišení 50 pikosekund a dosahuje dvakrát nižší hodnoty fázového neklidu než ekvivalentní volnoběžný oscilátor v dané technologii. The diploma thesis provides an introduction to Direct Time of Flight LIDAR systems and Time to Digital Converters used in these systems. It discusses the problem of clock distribution in LIDAR Time to Digital Converter arrays, and examines one of the possible solutions to this problem based on injection locked oscillators. The injection locking phenomenon is thoroughly mathematically described and a Matlab model of an injection locked ring oscillator is presented, confirming the analytic predictions. In ONK65 processing technology, an injection locked ring oscillator biased by a delay locked loop meant specifically for application in Time to Digital Converters for LIDAR systems has been designed. The designed oscillator has been verified by computer simulations taking process, voltage and temperature variations into account and offers specified time resolution of 50 picosecond as well as two times less clock jitter than an equivalent free-running oscillator in the given processing technology.
Keywords: CMOS; injekcí zavěšený oscilátor; LIDAR; čas průletu; časově digitální převodník; CMOS; injection locked oscillator; LIDAR; time of flight; time to digital converter

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/197043

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-575925


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses