مبدل زمان به دیجیتال (TDC) برای اندازه‌گیری فاصله زمانی بین دو رویداد و کمی کردن آن به یک کد دیجیتال استفاده می‌شود. کاربرد‌های مختلفی وجود دارد که در آن‌ها از TDC استفاده می‌شود، مانند زمان پرواز(TOF)، حلقه‌های قفل فاز تمام دیجیتال، ارزیابی اعوجاج سیگنال و مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال .(ADC) همچنین در این رابطه تصویربرداری سه‌بعدی و تشخیص و فاصله سنجی (LIDAR) موضوعات مهم تحقیقاتی فعلی هستند. تراشه‌های تصویرگر سه‌بعدی کاربرد‌های فراوانی درزمینه‌های مختلف تجاری و صنعتی دارند. این تراشه‌ها از دو بخش اساسی حسگر تصویر و مبدل زمان به دیجیتال تشکیل ‌شده‌اند. این حسگر با اندازه‌گیری زمان بین تابش و بازتابش یک فوتون می‌تواند عمق یک جسم را تشخیص دهد. در طراحی این حسگر‌ها به دلیل نیاز بازار به حسگرهایی با سطح و توان مصرفی کمتر و ضریب پرشدگی (fill-factor) بیشتر برای بخش حسگر پیکسل، به چگونگی طراحی مبدل زمان به دیجیتال توجه گسترد‌ه‌ای شده است. در این پژوهش باهدف افزایش دقت و رنج دینامیکی و کاهش تـوان مصـرفی، سـاختار جدیـدی بـرای پیاده‌سازی سطح پیکسل مبـدل زمان به دیجیتال پیشنهاد شده است.
      این ساختار   یک مبدل زمان به دیجیتال ورنیر چرخه‌ای کم‌توان با وضوح قابل تنظیم است که شامل دو نوسانگر حلقه باقابلیت گیت شونده است و دارای سه مرحله اندازه‌گیری با دقت پایین، متوسط و بالا می‌باشد. مرحله با دقت بالا با استفاده از دو نوسانگر حلقه مقادیر با رزولوشن بالا را فراهم می‌سازد. اندازه‌گیری مرحله متوسط با شمارش دوره نوسانگر فرکانس بالاتر و اندازه‌گیری مرحله با دقت پایین با شمارش دوره نوسانگر فرکانس پایین‌تر به دست می‌آید. این ساختار از یک مدار کنترل‌کننده استفاده می‌کند که در پایان مراحل اندازه‌گیری آن را تشخیص داده، نوسانگر‌های حلقه را خاموش می‌کند تا مصرف توان کاهش یابد. TDC پیشنهادی در فناوری  نانومتری CMOS پیاده‌سازی شده است. وضوح آن پیکو ثانیه، میانگین توان مصرفی آن میکرو وات و مساحت آن $52 \\\\times 52$ میکرومتر مربع است.