선박용 발전기 엔진 출력 측정 장치의 TDC 오차 발생 원인

이지웅,정균식,이원주 해양환경안전학회 2020 海洋環境安全學會誌 Vol.26 No.4

Different methods are used for determining the output of engines to obtain the indicated horsepower by measuring the combustion pressure of cylinders, and to obtain the shaft horsepower by measuring the shaft torque. It is difficult to examine the shaft torque using the condition of the cylinder, and the most accurate method used for determining the combustion pressure involves examining the combustion state of the cylinder to evaluate the engine performance and analyze the combustion of the cylinder. During the measurement, the combustion pressure is the most important parameter used for accurately determining the cylinder angle because the cylinder pressure is indicated based on the angle of the crankshaft. In this study, an encoder was used as the crank angle sensor to measure the cylinder pressure on the generator engine of the actual operating ship. The reasons for the differences between the top dead center (TDC) recognized by the encoder (TDC_encoder) and the TDC recognized by the compression pressure (TDC_comp) were considered. The differences between the TDCcomp and TDCencoder of the cylinders measured at idle running, 25%, 50%, and 60% loads were analyzed to determine for the crankshaft production effect, the crankshaft torsion effect owing to the increased rotational resistance from the increased load, and the coupling damping effect between the engine and generator. It was confirmed that the TDC error occurred up to 3° crank angle as the load of the generator increased. 엔진의 출력을 측정하기 위한 방법은 실린더의 연소압력을 측정하여 지시마력을 구하는 방법과 축토크를 측정하여 축마력을 구하는 방법이 있다. 축토크로 실린더의 상태를 확인하기에는 한계가 있으며, 엔진의 성능 측정과 실린더의 연소 해석을 위해서는 실린더의 연소 상태를 확인할 수 있는 연소압력을 측정하는 방법이 가장 정확하다. 측정에 있어 연소압력은 크랭크샤프트 회전 각도에 따른 실린더 압력이 도시되어야하기 때문에 정확한 실린더 앵글각도를 정확히 인지시키는 작업이 가장 중요하다. 본 연구에서는 실제 운항선의 발전기 엔진을 대상으로 실린더 압력을 측정하기 위하여 크랭크 앵글 센서로 엔코더를 사용하였고 엔코더에서 인지하는 TDC(TDC_encoder)와 압축압력에 의한 TDC(TDC_comp) 간의 실측을 통하여 차이가 발생하는 원인에 대하여 고찰하였다. 또한 0%, 25%, 50%와 60% 부하에서 측정된 실린더의 TDC_comp와 TDC_encoder 간의 차이를 통하여 크랭크샤프트의 제작에 의한 영향, 부하증가에 따른 엔진과 발전기 사이의 커플링 영향에 대한 결과를 고찰하였으며, 발전기의 부하가 증가할수록 최대 3°CA까지 TDC의 오차가 발생함을 확인하였다.

Treponema denticola와 Treponema lecithinolyticum의 분쇄액이 치은섬유아세포의 Cytokine 분비 및 Matrix metalloproteinase 활성에 미치는 영향

서혜연,최봉규,최성호,조규성,김종관,채중규,Suh, Hye-Yuhn,Choi, Bong-Kyu,Choi, Seong-Ho,Cho, Kyoo-Sung,Kim, Chong-Kwan,Chai, Jung-Kiu 대한치주과학회 1999 Journal of Periodontal & Implant Science Vol.29 No.4

본 연구에서는 치주질환과 관련이 깊은 것으로 알려진 구강내 spirochetes 균중 Treponema denticola 분쇄액(TDC)과 가장 최근에 분리 배양된 Treponema lecithinolyticum 분쇄액(TLC)이 치은섬유아세포의 cytokine 분비 및 matrix metalloproteinase(MMP) 활성에 미치는 영향을 알아 보기 위하여 균의 분쇄액을 치은섬유아세포에 처리한 후 Interleukin-6(IL-6)와 $Interleukin-1{\beta}(IL-1{\beta})$의 분비 증가 여부를 ELISA를 통하여 측정하였으며, 또한 gelatinase zymography와 gelatin 분해능 측정을 통하여 교원질 분해 효소의 하나인 pro-MMP-2(progelatinase A)의 활성화 여부를 측정한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. TDC와 TLC가 치은섬유아세포의 IL-6 분비에 미치는 영향을 살펴 본 결과, TDC 와 TLC 처치군에서 세균 분쇄액이 없는 비처치군에 비해 IL-6 분비량이 증가하였으며 유의성 있는 차이가 있었다(p<0.05). 2. TDC 와 TLC로 처리한 치은섬유아세포의 $IL-1{\beta}$ 분비는 측정 가능치(1pg/ml)이하의 분비량이 관찰되었다. 그러므로 $IL-1{\beta}$의 분비에는 영향이 없는 것으로 보인다. 3. 치은섬유아세포에서 분비되는 분자량 72 kDa의 pro-MMP-2가 TDC와 TLC에 의해 활성형으로 발현되어 zymography상에서 62kDa의 위치에 clear band로 나타났다. 4. 치은섬유아세포가 분비하는 MMP-2의 gelatin 분해능이, TDC와 TLC 처치군에서 비처치군보다 높게 나타났으며 유의 성 있는 차이가 있었다(p<0.05). 5. TDC 처치군에서는 gelatin 분해능에 있어서 세균 자체의 serin protease의 영향이 있었으나 TLC 처치군에서는 치은섬 유아세포의 MMP에 의해서만 gelatin이 분해되었다. 이상의 결과를 보아 TDC와 TLC는 치은섬유 아세포를 자극하여 IL-6 의 분비는 증가시킬 수 있으나 $IL-1{\beta}$의 분비에는 영향을 미칠 수 없으며, 치은섬유아세포에서 분비되는 pro-MMP-2를 활성형으로 발현시켜 결합조직의 파괴를 야기함으로서 치주 질환의 병인론에 기여할 수 있음을 확인하였다. This study was investigated to observe the effect of Treponema denticola cell sonicates(TDC) and Treponema lecithinolyticum cell sonicates(TLC) on cytokine secretion and matix metalloproteinase-2(MMP-2) activation of cultured human gingival fibroblast. Several experiments were performed including $IL-1{\beta}$, IL-6 ELISA for the effect on the $IL-1{\beta}$, IL-6 secretion of human gingival fibroblast. Also gelatinase zymography and gelatin dissolubility test for the activation of MMP-2 secreted by gingival fibroblast. The results were as follows. 1. The effect of TDC and TLC on IL-6 secretion of human gingival fibroblast showed statistically significant increase of IL-6 secretion in the TDC and TLC treated group compared to no treatment group(p<0.05) . 2. The amount of $IL-1{\beta}$ secretion was below the lower limit and there was no difference in the $IL-1{\beta}$ secretion of gingival fibroblast between TDC, TLC treated group and no treatment group. 3. The active form of pro MMP-2 with 72 kDa molecular weight was activated in both TDC and TLC treated group and clear band was appeared at 62kDa site on the zymography. 4. Gelatin dissolubility of MMP-2 secreted by gingival fibroblast was higher in TDC and TLC treated group compared to no treatment group(p<0.05). 5. In the TDC treated group, serine protease of T. denticola affect gelatin dissolubility. But in the TLC treated group gelatin was degraded by only MMP secreted by gingival fibroblast. Regarding to the above results, TDC and TLC have an effect on the IL-6 secretion increase of human gingival fibroblast and appears to activate pro MMP-2 which degrades collagen.

시간-디지털 변환기를 이용한 ADPLL의 잡음 개선에 대한 연구

안태원(Tae-Won Ahn),이종석(Jongsuk Lee),이원석(Won-Seok Lee),문용(Yong Moon) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.2

본 논문에서는 ADPLL의 잡음 개선을 위해 8비트 SVBS-TDC (Semi-Vernier Binary-Search Time-to-Digital Converter)를 제안했다. TDC의 동작 속도를 높이기 위해 인코더 등 디지털 블록을 사용하지 않는 BS-TDC (Binary-Search TDC) 구조를 사용했으며, 버니어 구조를 적용하여 기존의 BS-TDC에 비해 해상도를 10배 이상 증가시켰다. TDC의 단점인 좁은 입력범위를 개선하기 위해 버니어 구조를 절반만 적용하여 510ps의 넓은 입력 범위를 확보했다. 제안하는 SVBS-TDC는 65nm CMOS 공정으로 설계하였고, 모의실험 결과 1.2V 전원 전압에서 동작 속도는 200MHz이고 해상도는 4ps로서 ADPLL의 잡음 특성을 효과적으로 개선함을 확인하였다. This paper presents SVBS-TDC (Semi-Vernier Binary-Search Time-to-Digital Converter) for the noise improvement of ADPLL (All-Digital Phase Locked Loop. We used a Semi-Vernier BS-TDC (Binary-Search TDC) architecture to improve the operation speed more then 10 times compared with the previous conventional BS-TDC and ensured a 510ps wide input range. The proposed Semi-Vernier BS-TDC was designed in a 65ns CMOS process and the simulation results showed 200MHz speed and 4ps resolution with a 1.2V supply voltage, and considerable noise improvement of ADPLL

시간-디지털 변환기의 성능 개선에 대한 연구

안태원(Tae-Won Ahn),이종석(Jongsuk Lee),문용(Yong Moon) 대한전자공학회 2012 電子工學會論文誌 IE (Industry electronics) Vol.49 No.1

본 논문에서는 시간-디지털 변환기의 성능 개선을 위하여, 높은 해상도의 2단 시간-디지털 변환기(TDC)를 설계하였다. TDC 중간에 2단 버니어 시간 증폭기(2-S VTA)를 사용하여 2단 구조를 갖도록 하였다. 2단 버니어 시간 증폭기는 기존의 시간 증폭기에 비해 이득이 64 이상으로 매우 크기 때문에 전체 2단 TDC의 해상도를 높인다. TDC는 버니어 구조를 사용하였기 때문에 고급 공정에 제한받지 않고, 높은 해상도를 얻을 수 있다. 제안하는 2단 TDC는 0.18㎛ CMOS 공정으로 설계하였고, 전원 전압은 1.8V로 모의실험 하였다. 전체 입력 범위는 512ps이고 전체 해상도는 0.125ps이다. For the performance improvement of a time-to-digital converter(TDC), a 2-stage high resolution TDC has been designed by using a 2-stage vernier time amplifier(2-S VTA). The two stage vernier time amplifier which has a gain over 64 of the resolution can enhance the resolution of the whole two stage TDC. Because of using a vernier TDC, the structure is not limited to advanced processes for achieving high resolution. The proposed TDC has been designed in a 0.18 ㎛ CMOS process and simulated with a 1.8V supply voltage. The entire input range is 512ps, and the full resolution 0.125ps.

시간 측정범위 향상을 위한 펄스 트레인 입력 방식의 field-programmable gate array 기반 시간-디지털 변환기

김도형(Do-hyung Kim),임한상(Han-sang Lim) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.6

Field-programmable gate array (FPGA) 기반 시간-디지털 변환기 (time-to-digital converter: TDC)는 구조가 단순하고, 빠른 변환속도를 갖는 딜레이 라인 (delay-line) 방식을 주로 사용한다. 하지만 딜레이 라인 방식 TDC의 시간 측정범위를 늘리기 위해서는 딜레이 라인의 길이가 길어지므로 사용되는 소자가 많아지고, 비선형성으로 인한 오차가 증가하는 단점이 있다. 따라서 본 논문은 동일한 길이의 딜레이 라인에 펄스 트레인 (pulse-train)을 입력하여 시간 측정범위를 향상시키고, 리소스를 효율적으로 사용하는 방식을 제안한다. 펄스 트레인 입력 방식의 TDC는 긴 시간을 측정하기 위하여 시작신호의 입력과 동시에 4-천이 (transition) 펄스 트레인이 딜레이 라인에 입력된다. 그리고 동기회로 (synchronizer) 대신 천이 상태 검출부를 설계하여 중지신호 입력 시 사용된 천이를 판별하고, 준안정 상태 (meta-stable state)를 피하면서 딜레이 라인의 길이를 줄이는 구조를 갖는다. 제안한 TDC는 72개의 딜레이 셀 (delay cell)을 사용하였고, 파인부 (fine interpolator)의 성능 측정 결과, 시간측정범위는 5070 ㎰, 평균 분해능은 20.53 ㎰, 최대 비선형성은 1.46 LSB였으며, 시간 측정범위는 계단 (step) 파형을 입력신호로 사용하는 기존 방식 대비 약 343 % 향상되었다. A delay-line type time-to-digital converter (TDC) implemented in a field-programmable gate array (FPGA) is most widely owing due to its simple structure and high conversion rate. However, the delay-line type TDC suffers from nonlinearity error caused by the long delay-line because its time interval measurement range is determined by the length of the used delay line. In this study, a new TDC structure with a shorter delay line by taking a pulse train as an input is proposed for improved time accuracy and efficient use of resources. The proposed TDC utilizes a pulse-train with four transitions and a transition state detector that identifies the used transition among four transitions and prevents the meta-stable state without a synchronizer. With 72 delay cells, the measured resolution and maximum non-linearity were 20.53 ps, and 1.46 LSB, respectively, and the time interval measurement range was 5070 ps which was enhanced by approximately 343 % compared to the conventional delay-line type TDC.

0.357 ㎰의 해상도와 200 ㎰의 입력 범위를 가진 2단계 시간-디지털 변환기의 설계

박안수(AnSoo Park),박준성(Joon-Sung Park),부영건(YoungGun Pu),허정(Jeong Hur),이강윤(Kang-Yoon Lee) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.47 No.5

본 논문에서는 디지털 위상동기루프에서 사용하는 고해상도와 넓은 입력 범위를 가지는 2 단계 시간-디지털 변환기(TDC) 구조를 제안한다. 디지털 위상동기루프에서 디지털 오실레이터의 출력 주파수와 기준 주파수와의 위상 차이를 비교하는데 사용하는 TDC는 고해상도로 구현되어야 위상고정루프의 잡음 특성을 좋게 한다. 기존의 TDC의 구조는 인버터로 구성된 지연라인으로 이루어져 있어 그 해상도는 지연 라인을 구성하는 인버터의 지연 시간에 의해 결정되며, 이는 트랜지스터의 크기에 의해 결정된다. 따라서 특정 공정상에서 TDC의 해상도는 어느 값 이상으로 높일 수 없는 문제점이 있다. 본 논문에서는 인버터보다 작은 값의 지연 시간을 구현하기 위해 위상-인터폴레이션 기법을 사용하였으며, 시간 증폭기를 사용하여 작은 지연 시간을 큰 값으로 증폭하여 다시 TDC에 입력하는 2 단계로 구성하여 고해상도의 TDC를 설계하였다. 시간 증폭기의 이득에 영향을 주는 두 입력의 시간 차이를 작은 값으로 구현하기 위해 지연 시간이 다른 두 인버터의 차이를 이용하여 매우 작은 값의 시간 차이를 구현하여 시간증폭기의 성능을 높였다. 제안하는 TDC는 0.13 ㎛ CMOS 공정으로 설계 되었으며 전체 면적은 800 ㎛ × 850 ㎛이다. 1.2 V의 공급전압에서 12 ㎃의 전류를 사용하며 0.357 ㎰의 해상도와 200 ㎰의 입력 범위를 가진다. This paper presents a high resolution, wide input range 2-step time-to-digital converter used in digital PLL. TDC is used to compare the DPLL output frequency with reference frequency and should be implemented with high resolution to improve the phase noise of DPLL. The conventional TDC consists of delay line realized inverters, whose resolution is determined by delay time of inverter and transistor size, resulting in limited resolution. In this paper, 2-step TDC with phase-interpolation and Time Amplifier is proposed to meet the high resolution and wide input range by implement the delay time less than an inverter delay. The gain of Time Amplifier is improved by using the delay time difference between two inverters. It is implemented in 0.13 ㎛ CMOS process and the die area is 800 ㎛ × 850 ㎛. Current consumption is 12 ㎃ at the supply voltage of 1.2 V. The resolution and input range of the proposed TDC are 0.357 ㎰ and 200 ㎰, respectively.

0.357 ps의 해상도와 200 ps의 입력 범위를 가진 2단계 시간-디지털 변환기의 설계

박안수,박준성,부영건,허정,이강윤 대한전자공학회 2010 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.47 No.5

This paper presents a high resolution, wide input range 2-step time-to-digital converter used in digital PLL. TDC is used to compare the DPLL output frequency with reference frequency and should be implemented with high resolution to improve the phase noise of DPLL. The conventional TDC consists of delay line realized inverters, whose resolution is determined by delay time of inverter and transistor size, resulting in limited resolution. In this paper, 2-step TDC with phase-interpolation and Time Amplifier is proposed to meet the high resolution and wide input range by implement the delay time less than an inverter delay. The gain of Time Amplifier is improved by using the delay time difference between two inverters. It is implemented in 0.13 μm CMOS process and the die area is 800 μm × 850 μm. Current consumption is 12 mA at the supply voltage of 1.2 V. The resolution and input range of the proposed TDC are 0.357 ps and 200 ps, respectively. 본 논문에서는 디지털 위상동기루프에서 사용하는 고해상도와 넓은 입력 범위를 가지는 2 단계 시간-디지털 변환기(TDC)구조를 제안한다. 디지털 위상동기루프에서 디지털 오실레이터의 출력 주파수와 기준 주파수와의 위상 차이를 비교하는데 사용하는 TDC는 고해상도로 구현되어야 위상고정루프의 잡음 특성을 좋게 한다. 기존의 TDC의 구조는 인버터로 구성된 지연라인으로 이루어져 있어 그 해상도는 지연 라인을 구성하는 인버터의 지연 시간에 의해 결정되며, 이는 트랜지스터의 크기에의해 결정된다. 따라서 특정 공정상에서 TDC의 해상도는 어느 값 이상으로 높일 수 없는 문제점이 있다. 본 논문에서는 인버터보다 작은 값의 지연 시간을 구현하기 위해 위상-인터폴레이션 기법을 사용하였으며, 시간 증폭기를 사용하여 작은 지연 시간을 큰 값으로 증폭하여 다시 TDC에 입력하는 2 단계로 구성하여 고해상도의 TDC를 설계하였다. 시간 증폭기의 이득에 영향을 주는 두 입력의 시간 차이를 작은 값으로 구현하기 위해 지연 시간이 다른 두 인버터의 차이를 이용하여 매우 작은 값의시간 차이를 구현하여 시간증폭기의 성능을 높였다. 제안하는 TDC는 0.13 μm CMOS 공정으로 설계 되었으며 전체 면적은800 μm × 850 μm이다. 1.2 V의 공급전압에서 12 mA의 전류를 사용하며 0.357 ps의 해상도와 200 ps의 입력 범위를 가진다.

시각예술을 이용한 교육 -프랑스의 교육자료 TDC지에 나타난 텍스트와 이미지의 관계 연구

심지영 ( Ji-young Shim ) 한국기호학회 2016 기호학연구 Vol.47 No.-

본 연구는 이미지를 통한 교육 방식에 있어서, 프랑스의 국립교육자료원의 교사를 위한 잡지 TDC(『수업을 위한 텍스트와 도큐먼트』 : Textes et Documents pour la Classe)가 시각예술 작품을 이용하여 다양한 교과 교육 방식을 제안하는 전략에 주목하여, 텍스트와 이미지의 관계를 분석하는 것을 목적으로 한다. TDC가 시각예술 작품을 다양하게 활용하는 방식은, 이미지가 다른 텍스트와 어떤 관계에 놓이느냐에 달려있는 것처럼 보이기 때문이다. 텍스트와 이미지의 관계는 기호학의 주된 연구 분야 중 하나로서, ``텍스트``와 ``이미지``라는 개념이 갖고 있는 중의적 성격으로 인해 다양한 담론이 생산되어 온 것이 사실이다. 퍼스나 바르트를 비롯하여 베르나르 부이유, 알랭 몽탕동 등 여러 연구자들이 텍스트와 이미지의 기호학에 대해 논의한 바 있다. 이러한 이론들을 바탕으로, 우리는 이미지가 텍스트에 대해 기능할 수 있는 여러 측면을 고려하여 프랑스의 TDC 잡지에 나타난 예술 작품의 활용방식을 네 가지로 분류해 보고자 한다. 우선 가장 자주 사용되는 방식으로, 설명적 기능을 하는 이미지이다. 역사책에 등장하는 삽화가 대표적인 예가 될 수 있는데, 특히 예증의 기능을 하는 사진 작품이 자주 등장한다. 두 번째로는 서양의 에크프라시스 전통을 연상시키는 이미지의 기능이라할 수 있는, 묘사의 대상으로서 이미지이다. 국어 교과나 예술 교과와 연결되는 방식으로, 하나의 예술 작품은 늘 언어적 묘사와 표현의 대상이 된다. 국내 교육 자료에서는 잘 사용되지 않는 방식으로, 관찰력과 표현력을 기를 수 있는 교육 방식이다. 두 방식은 모두 이미지-텍스트 관계가 유사하나, 어떤 요소가 선행되는가에 차이가 있다. 세번째 이미지의 기능은, 상상력의 원천으로서 이미지이다. 이미지를 보고 직접적인 묘사나 설명의 텍스트를 생산하는 것이 아니고, 시를 쓰거나 작품이 말하게 하는 등 우회적인 관계에 있는 텍스트를 써 보는 방식으로 그림이 사용된다. 마지막으로, 이미지는 텍스트와 관계를 맺지 않으며 조형적 창작의 결과물로 활용되는 경우가 있다. 즉, 주어진 작품과 같은 원리로 작품을 만들어 보는 방식이다. 미술사적 관점에서 보았을 때, 내러티브가 들어있는 서양의 전통 회화는 문학이나 역사 등 다른 교과와 관련 맺기에 유리한 배경을 갖고 있는 것이 사실이다. 그러나 동서양을 막론하고 다양한 실험의 현대 예술작품이 창작되고 있는 오늘날, 국내의 박물관/미술관의 교육 자료를 살펴보면 이런 시각 예술 콘텐츠를 창의적인 교육방식으로 충분히 활용하지 못하고 있으며, 미술은 미술 교육을 위해서만 사용되는 것처럼 다루어지고 있다는 것은 매우 안타까운 점이다. 발전된 ICT기술을 이용한 교육 콘텐츠의 개발이나 시청각을 모두 활용하는 디지털 교육콘텐츠의 개발이 지속적으로 논의되고 있는 가운데, 국내의 경우도 이미지를 다양하게 활용하는 자료들이 만들어져야 하며 특히 시각예술 작품을 충분히 활용하여 다양한 감각을 자극하는 교육법이 계속적으로 고안되어야 한다. This paper, dedicated to the study of the ways of using images in the TDC journal, wants to show the multidisciplinary aspects of the French national education program using the art works. The TDC journal (Texts and Documents for the class), which aims at the teachers of primary and secondary education, is presented as a particular example of the possible extension of the use of artistic images to other disciplines, such as literature, history or science. To understand the ways of using images in the TDC, a few issues of the journal were reviewed and analyzed. We then tried to establish the types of images`` roles, considering their complex relationship with the text, as the combination of artistic subject to other disciplines inevitably requires understanding the possibility of establishing relations between text and picture. Four types of using images that can be found in the TDC journal, are then defined: explanatory and illustrative images, images as sources of descriptive writing - as seen in the traditional western practice of ekphrasis. images as sources of imagination and images as a model of another artistic creation. The first type of images, explanatory and illustrative, related to the traditional role of illustration, can replace or illustrate the text. But what interested us more in relation to the education of the language, is the second type of images, the image as sources of descriptive writing. Just as all pictorial works require formal and iconic analysis before being commented, art works have been first used in the mastery of language such as vocabulary development and writing a descriptive text. As for the images as sources of imagination, an art work can inspire students by making dialogues with the creator and a poetic title for example. Finally, an artwork can be a model of another artistic creation. That is, after understanding creative process, students can make their own artworks in the same way. We then noticed that the expanded use of images comes from the characteristics of the western art, which has a long tradition of narrative painting, and of the particular connection between painting and literature. Finally, we find that, as the example of the TDC, the art works can be an ideal way to link different disciplines and produce multidisciplinary education which is still missing in Korea. We hope to see the next research in Korea on the possibility to adapt art works in various disciplines.

PVT 변화 보상 기능을 가지는 시간-디지털 변환기

신은호,김종선 한국전기전자학회 2023 전기전자학회논문지 Vol.27 No.3

본 논문에서는 PVT(process, voltage, and temperature) 변화에 대한 보상기능을 가지는 시간-디지털 변환기(time-to-digitalconverter:TDC)를 제안한다. 일반적인 지연 라인(delay line) 기반의 TDC는 인버터의 전파 지연을 기반으로 시간을 측정하기 때문에 근본적으로 PVT 변화에 민감하다. 이 논문은 PVT 변화에 의한 전파 지연을 보상하여 TDC의 해상도 변화를 최소화시키는방법을 제안한다. 또한 넓은 입력 측정 범위(detection range)를 갖기 위해 Cyclic Vernier TDC (CVTDC) 구조를 채택한다. 제안하는 PVT보상 기능의 CVTDC는 45nm CMOS 공정으로 설계되어, 8mW의 전력을 소모하며, 5 ps의 TDC 해상도 및 약 5.1ns 입력 측정 범위를 갖는다. In this paper, we propose a time-to-digital converter (TDC) with compensation capability for PVT (process,voltage, and temperature) variations. A typical delay line-based TDC measures time based on the inverter’s propagationdelay, making it fundamentally sensitive to PVT variations. This paper presents a method to minimize theresolution change of TDC by compensating for the propagation delay caused by the PVT variations. Additionally,it dopts Cyclic Vernier TDC (CVTDC) structure to provide a wide input detection range. The proposed CVTDC withPVT compensation function is designed using a 45nm CMOS process, consumes 8mW of power, offers a TDCresolution of 5 ps, and has an input detection range of about 5.1 ns.

Performance characteristics around the TDC of linear compressor based on whole-process simulation

Huiming Zou,Mingsheng Tang,HONGBO XU,SHUANGQUAN SHAO,Changqing Tian 대한기계학회 2014 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.28 No.10

A whole-process simulation platform is established for linear compressor to analyze the performance characteristics on different pistondisplacement conditions from small oscillation without pumping till to rushing out of the top dead center (TDC). The measuring methodsof the related parameters in the model are presented and the values of these parameters are obtained from an actual test. The simulatedresults agreed well with the experimental results under the same working conditions. The errors of the effective voltage, the effectivecurrent, the compression efficiency and the phase angle between the current and the displacement were within ±6.9%,±8.5%,±6.2%and±13.4%, respectively. Based on this simulation platform, the performance characteristic around the TDC of the linear compressor ondifferent working conditions is analyzed. The performance comparison on 60 Hz shows that the compression efficiency near to the TDCon 0.7 MPa is higher than that on 0.5 MPa because the phase angle α under that condition is around 90°, but the operation reliability on0.7 MPa is worse than that on 0.5 MPa because the jump phenomenon happens when the piston displacement goes near to the TDC. Thejump phenomenon results in unstable operation as the piston displacement jumps from the position before the TDC to the position afterthe TDC. According to the simulation on different power frequency, two important performance characteristics are inferred. One is thatthere is an inflection point in the curve of the phase angle α versus the displacement at the TDC. This characteristic is a good choice forthe TDC detection. The other is that the jump phenomenon is prone to happening when there exist different displacement responses onthe same voltage value, becoming inconspicuous when the power frequency is decreased and disappearing when the power frequency isincreased. Based on this characteristic, the jump phenomenon can be avoided through suitable system configuration and frequency adjustment.