BOUNCE: On-Chip Signalleitungen als Basis digitaler Zeitmessung

Kern dieser Arbeit ist die Entwicklung eines technischen Zeitmesssystems, das zeitliche Auflösungen von 30 ps erreicht. Das System basiert dabei auf einem neuartigen Konzept, welches die Signalverzögerung auf internen Leitungen integrierter Schaltkreise ausnutzt. Dieses Konzept trägt den Namen BOUNCE. Die durchgeführten Experimente zeigen, dass ein Prototyp des BOUNCE-Konzepts eine zeitliche Auflösung von 4,2 ps bei einer Genauigkeit von +/-10 ps für die Mehrfachmessung erreicht. Die theoretische Auflösung des Systems ist unbegrenzt, da sie nicht von Gatterlaufzeiten abhängt.This thesis discusses a new time measurement system, called BOUNCE, and is based on the delay of electromagnetic signals on the internal wirings of integrated circuits. A significant feature of BOUNCE is that it can be implemented on cheap, of-the-shelf standard hardware. In the experiments, a prototype was already able to yield a time resolution of 4.2 ps at a precision of +/- 10 ps. Further considerations indicate that the obtained resolution of 4.2 ps is not a limit, since the resolution does not depend on gate delays and/or the on-chip package density of active elements