% V tomto souboru se nastavují téměř veškeré informace, proměnné mezi studenty:
% jméno, název práce, pohlaví atd.
% Tento soubor je SDÍLENÝ mezi textem práce a prezentací k obhajobě -- netřeba něco nastavovat na dvou místech.

\usepackage[
%%% Z následujících voleb jazyka lze použít pouze jednu
  %czech-english,		% originální jazyk je čeština, překlad je anglicky (výchozí)
  english-czech,	% originální jazyk je angličtina, překlad je česky
  %slovak-english,	% originální jazyk je slovenština, překlad je anglicky
  %english-slovak,	% originální jazyk je angličtina, překlad je slovensky
%
%%% Z následujících voleb typu práce lze použít pouze jednu
  %semestral,		  % semestrální práce (nesází se abstrakty, prohlášení, poděkování) (výchozí)
  %bachelor,			%	bakalářská práce
  master,			  % diplomová práce
  %treatise,			% pojednání o dizertační práci
  %doctoral,			% dizertační práce
%
%%% Z následujících voleb zarovnání objektů lze použít pouze jednu
%  left,				  % rovnice a popisky plovoucích objektů budou zarovnány vlevo
	center,			    % rovnice a popisky plovoucích objektů budou zarovnány na střed (vychozi)
%
]{thesis}   % Balíček pro sazbu studentských prací


%%% Jméno a příjmení autora ve tvaru
%  [tituly před jménem]{Křestní}{Příjmení}[tituly za jménem]
% Pokud osoba nemá titul před/za jménem, smažte celý řetězec '[...]'
\author[Bc.]{Jakub}{Fránek}

%%% Identifikační číslo autora (VUT ID)
\butid{186059}

%%% Pohlaví autora/autorky
% (nepoužije se ve variantě english-czech ani english-slovak)
% Číselná hodnota: 1...žena, 0...muž
\gender{0}

%%% Jméno a příjmení vedoucího/školitele včetně titulů
%  [tituly před jménem]{Křestní}{Příjmení}[tituly za jménem]
% Pokud osoba nemá titul před/za jménem, smažte celý řetězec '[...]'
\advisor[Ing.]{Vilém}{Kledrowetz}[Ph.D.]

%%% Jméno a příjmení oponenta včetně titulů
%  [tituly před jménem]{Křestní}{Příjmení}[tituly za jménem]
% Pokud osoba nemá titul před/za jménem, smažte celý řetězec '[...]'
% Nastavení oponenta se uplatní pouze v prezentaci k obhajobě;
% v případě, že nechcete, aby se na titulním snímku prezentace zobrazoval oponent, pouze příkaz zakomentujte;
% u obhajoby semestrální práce se oponent nezobrazuje (jelikož neexistuje)
\opponent[Ing.]{Roman}{Prokop}[Ph.D.]

%%% Název práce
%  Parametr ve složených závorkách {} je název v originálním jazyce,
%  parametr v hranatých závorkách [] je překlad (podle toho jaký je originální jazyk)
\title[Návrh injekcí zavěšeného kruhového oscilátoru pro aplikaci v systémech LIDAR přímo měřících čas průletu]{Injection locked ring oscillator design for application in Direct Time of Flight LIDAR}

%%% Označení oboru studia
%  Parametr ve složených závorkách {} je název oboru v originálním jazyce,
%  parametr v hranatých závorkách [] je překlad
\specialization[Mikroelektronika]{Microelectronics}

%%% Označení ústavu
%  Parametr ve složených závorkách {} je název ústavu v originálním jazyce,
%  parametr v hranatých závorkách [] je překlad
%\department[Department of Control and Instrumentation]{Ústav automatizace a měřicí techniky}
%\department[Department of Biomedical Engineering]{Ústav biomedicínského inženýrství}
%\department[Department of Electrical Power Engineering]{Ústav elektroenergetiky}
%\department[Department of Electrical and Electronic Technology]{Ústav elektrotechnologie}
%\department[Department of Physics]{Ústav fyziky}
%\department[Department of Foreign Languages]{Ústav jazyků}
%\department[Department of Mathematics]{Ústav matematiky}
\department[Ústav mikroelektroniky]{Department of Microelectronics}
%\department[Department of Radio Electronics]{Ústav radioelektroniky}
%\department[Department of Theoretical and Experimental Electrical Engineering]{Ústav teoretické a experimentální elektrotechniky}
%\department[Department of Telecommunications]{Ústav telekomunikací}
%\department[Department of Power Electrical and Electronic Engineering]{Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky}

%%% Označení fakulty
%  Parametr ve složených závorkách {} je název fakulty v originálním jazyce,
%  parametr v hranatých závorkách [] je překlad
%\faculty[Faculty of Architecture]{Fakulta architektury}
\faculty[Fakulta elektrotechniky a~komunikačních technologií]{Faculty of Electrical Engineering and~Communication}
%\faculty[Faculty of Chemistry]{Fakulta chemická}
%\faculty[Faculty of Information Technology]{Fakulta informačních technologií}
%\faculty[Faculty of Business and Management]{Fakulta podnikatelská}
%\faculty[Faculty of Civil Engineering]{Fakulta stavební}
%\faculty[Faculty of Mechanical Engineering]{Fakulta strojního inženýrství}
%\faculty[Faculty of Fine Arts]{Fakulta výtvarných umění}
%
%Nastavení logotypu (v hranatych zavorkach zkracene logo, ve slozenych plne):
\facultylogo[logo/FEEC_short_color_PANTONE_EN]{logo/UMEL_color_PANTONE_EN}

%%% Rok sepsání práce
\graduateyear{2021}
%%% Akademický rok odevzdání práce
\academicyear{2020/21}

%%% Datum obhajoby (uplatní se pouze v prezentaci k obhajobě)
\date{9.\,6.\,2021} 

%%% Místo obhajoby
% Na titulních stránkách bude automaticky vysázeno VELKÝMI písmeny (pokud tyto stránky sází šablona)
\city{Brno}

%%% Abstrakt
\abstract[%
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.
}

%%% Klíčová slova
\keywrds[%
LIDAR, čas průletu, časově digitální převodník, injekcí zavěšený oscilátor, CMOS
]{%
LIDAR, time of flight, time to digital converter, injection locked oscillator, CMOS
}

%%% Poděkování
\acknowledgement{%
I wish to express my gratitude to Ing. Ivan Koudar, Ph.D. for the opportunity to deepen my analog circuit design expertise by writing a thesis about this contemporary topic under his guidance.

I am also grateful to Ing. Tomáš Rozkopal and other design engineers from Analog \& Memory IP team at ON Design Czech s.r.o. whose seemingly endless willingness to provide advice was invaluable to me. Last but not least, I want to thank Ing. Vilém Kledrowetz, Ph.D. for his helpful advice on the formal aspects of the thesis.
}%