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Markus Lippold

• Im Rahmen dieser Masterthesis wird eine Delay-Locked Loop von einem idealen Aufbau über Verilog-A Modellen bis hin zur realen Umsetzung entworfen. Diese Delay-Locked Loop (DLL) wird für die Nutzung in einem Time-to-Digital Converter (TDC) mit Local-Passiv-Interpolation, entwickelt. Mit Hilfe des TDC soll eine Verzögerungszeit bei einer Time-of-Flight Anwendung ermittelt werden. Hauptbestandteil dieser Arbeit ist es, eine Charge Pump zu implementieren, welche eine geringe Auswirkung auf die Phasenverschiebung der Regelschleife aufgrund von parasitären Eigenschaften im Schaltmoment aufweist. Zudem wird für die Stromregelung innerhalb der Charge Pump ein präziser Transkonduktanzverstärker (OTA) mit einem hohen Eingangsspannungsbereich implementiert. Für die Entkopplung der Verzögerungskette als Last von der Filterspannung wird ein Low-Dropout Spannungsregler (LDO) entwickelt. Im Verlauf der Arbeit hat sich gezeigt, dass eine Charge Pump, aufgebaut mit einem differentiellen Stromzweig, aufgrund des konstant fließenden Stroms die geringsten parasitären Einflüsse aufweist. Innerhalb dieser Charge Pump wird ein gefalteter Transkonduktanzverstärker als Spannungsfolger genutzt, um das Potential in den Zweigen der differentiellen Stufe aneinander anzugleichen und somit die Einflüsse im Schaltmoment zu verringern. Zusätzlich erfolgt über diesen Verstärker eine exakte Stromanpassung der UP- und DOWN-Ströme. Für die Umsetzung der Verzögerungskette wird das Rauschverhalten verschiedener CMOSInverter bezüglich Phasenrauschen und Jitter simuliert. Aufgrund dieser Simulationen ist der differentielle Inverter mit NMOS-Kreuzkopplung für die Umsetzung der Delay-Line ausgewählt worden. Die real aufgebaute Delay-Locked Loop wird nach der Spezifikation für Automobilanwendungen in einem Temperaturbereich von -50°C bis 120°C simuliert. Zusätzlich werden globale und lokale prozessbedingte Variation berücksichtigt. Bei dieser Simulation stellt sich eine maximale Phasenverschiebung zur Referenzperiodendauer von 218 ps ein. Dies entspricht bei einer Referenzfrequenz von 25 MHz einer Abweichung von ca. 0,5 % und führt zu einem Messfehler der Delay-Locked Loop von 3 cm. Somit könnte im schlechtesten Fall ein Objekt von der ToF-Kamera mit einem Fehler von 3 cm detektiert werden.