[發明專利]一種基于時間幅度變換法的時間數字轉換器

無效

• 申請號: 201210052916.2
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN102594354A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 江月松;陳瑞強;何云濤;屈曉聲;唐華
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H03M1/50
• 分類號: H03M1/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種時間數字轉換器，特別是一種基于時間幅度變換法的時間數字轉換器。

背景技術

為了滿足不同應用需求，人們發展了不同的時間數字轉換方法，從設計思想上分為三種：直接計數法、延遲線法和時間幅度變換法。直接計數法原理簡單，但計數器工作需要的時鐘頻率難以做到很高，這直接影響了轉換精度。延遲線法利用半導體工藝易于制作和集成，轉換精度高，但測量時間的動態范圍受到限制。

時間幅度變換法利用時間間隔長度與某種物理量幅度變化量的對應關系，通過測量幅度變化量，間接計算出時間間隔長度。最常用的是RC電路，對電容進行充放電，測量電容兩端電壓的變化量。普通的RC電路存在電容漏電，電容放電時間長等問題，后來提出了改進型的RC電路以及能獲取較高轉換精度的時間放大技術，但總體來說，這種方法雖然能獲得較高的轉換精度，但存在較大的死區時間(測量間隔時間)以及測量時間動態范圍小的缺點。

發明內容

為了解決傳統時間幅度變換法中存在的諸多缺點，本發明提供了一種基于時間幅度變換的時間數字轉換器，利用對稱的正三角波電壓模擬信號的特性，先將被測時間長度轉換為對稱的正三角波電壓模擬信號的電壓變化量，然后處理獲取的電壓數據，最終得到時間數字轉換的結果。

本發明提供的一種基于時間幅度變換法的時間數字轉換器，采用如下技術方案：

一種基于時間幅度變換法的時間數字轉換器，采用三角波發生裝置、數據采集裝置和數據接收與處理裝置測量第一觸發信號的觸發沿與第二觸發信號的觸發沿的時差信息，其特征在于所述三角波發生裝置包括三角波發生器及其控制電路；所述數據采集裝置包括A/D轉換器和信號波峰波谷計數器；所述數據接收與處理裝置包括數據轉換傳輸裝置與數據計算裝置；所述三角波發生器在控制電路的控制下輸出對稱的正三角波電壓模擬信號；所述數據采集裝置采集所述三角波發生器輸出的對稱的正三角波電壓模擬信號；所述第一觸發信號的觸發沿或所述第二觸發信號的觸發沿到來時，所述A/D轉換器采集并保持此刻的對稱的正三角波電壓模擬信號的電壓值；所述第一觸發信號的觸發沿到所述第二觸發信號的觸發沿的時間內，所述信號波峰波谷計數器記錄對稱的正三角波電壓模擬信號的波峰和波谷信息；所述數據接收與處理裝置接收并處理所述數據采集裝置獲取的數據；所述數據轉換傳輸裝置把所述數據采集裝置獲取的數據轉換后傳給所述數據計算裝置，計算得到第一觸發信號的觸發沿與第二觸發信號的觸發沿的時差信息。

其中，所述三角波發生器輸出對稱的正三角波電壓模擬信號，要求輸出信號的頻率穩定性高，非線性失真小。

其中，所述三角波發生器控制電路控制三角波發生器的工作狀態，調節所輸出的對稱的正三角波電壓模擬信號的頻率和峰值。

其中，所述的A/D轉換器有兩個，模數轉換精度滿足時間數字轉換精度的要求，模數轉換時間滿足測量間隔時間的要求，且具備外觸發控制功能，通過第一觸發信號或第二觸發信號控制A/D轉換器的工作狀態。

其中，所述信號波峰波谷計數器記錄信號波峰數、波谷數和區分記錄的第一個計數的類型(無計數或波峰或波谷)，且具備計數控制功能，通過第一觸發信號和第二觸發信號控制信號波峰波谷計數器的工作狀態。

其中，所述數據轉換傳輸裝置具備數據格式轉換及傳輸的功能，輸出的數據格式滿足所述數據計算裝置的要求。

本發明的主要特色：具有時間數字轉換精度高，測量間隔時間短和時間的動態測量范圍得到極大擴展的優點。

本發明的效益與應用前景：本發明在時間幅度變換法的基礎上，充分利用對稱的正三角波電壓模擬信號的特性，實現了高精度、短測量間隔時間和時間動態測量范圍大的時間數字轉換。本發明可以應用到激光測距和激光三維測量相關領域。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1為本發明的一種基于時間幅度變換法的時間數字轉換器的結構框圖

圖2為本發明的一種基于時間幅度變換法的時間數字轉換器的信號時序圖

具體實施方式