[實用新型]一種低成本亞納秒級時間間隔檢測電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320266390.8
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN203275896U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡鵬飛;沈力;杜曄暉;龍波;韓鋒;宋茂江
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州省計量測試院
• 主分類號: G04F10/00
• 分類號: G04F10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種低成本亞納秒級時間間隔檢測電路，具體說是檢測對象為精度在納秒級的時間合成器，應(yīng)用于計量測試領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

亞納秒級時間間隔檢測通常指檢測精度在十皮秒至幾百皮秒范圍類的時間間隔檢測，主要檢定對象為精度在納秒級的時間合成器，應(yīng)用于計量測試。目前，常見的方法是采用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片(TDC)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來完成，其中TDC的測量分辨率較高，單次測量分辨率在皮秒級，測量范圍從十皮秒至幾十秒；而ASIC的門級翻轉(zhuǎn)時間在十皮秒至一百皮秒級，可實現(xiàn)優(yōu)于納秒級的測量精度，測量范圍從一百皮秒至數(shù)個小時，可滿足時間合成器的檢定，缺點在于成本太高，以一次流片設(shè)計成功計算需幾十萬元成本，適合專用及大批量產(chǎn)品場合。因此本實用新型提供一種低成本亞納秒級時間間隔檢測電路。?

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種低成本亞納秒級時間間隔檢測電路，以滿足納秒級時間合成器的檢定，克服TDC測量范圍短及ASIC成本較高的不足。?

本實用新型的技術(shù)方案?

本實用新型低成本亞納秒級時間間隔檢測電路，主要包括時鐘源、時?間間隔啟動、停止信號處理模塊、鎖相環(huán)PLL模塊、“粗”計數(shù)模塊、“細”計數(shù)模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、SPI傳輸模塊及NIOS?II處理器；特點是：高精度晶振源為頻率穩(wěn)定度優(yōu)于1×10^-1°、數(shù)值為10M的高精度晶振；時間間隔啟動、停止信號均為上升沿有效的脈沖信號，脈沖高電平持續(xù)時間數(shù)值為10納秒及以上，啟動信號與D觸發(fā)器的時鐘端相連，D觸發(fā)器的輸入端接高電平，D觸發(fā)器的輸出端與8位計數(shù)器的計數(shù)時能端相連；鎖相環(huán)PLL模塊型號為EP4C115的FPGA內(nèi)嵌鎖相環(huán)，輸入包括1個與10M晶振的接口和1個異步復(fù)位信號；輸出包括1路倍頻后200M的0°相移基準時鐘信號和相移依次增大72°的4路200M相移時鐘信號，并且含有鎖相穩(wěn)定輸出的標志信號輸出端；“粗”計數(shù)器模塊包括一個8位的小計數(shù)器和一個40位的大計數(shù)器級聯(lián)的計數(shù)模塊，8位計數(shù)器的輸入時鐘端與PLL模塊的基準時鐘時鐘信號相連，清零端與停止信號相連，計數(shù)時能端與D觸發(fā)器的輸出端相連，清零端直接與停止信號相連，進位輸出端與大計數(shù)器的計數(shù)使能端相連，大計數(shù)器的時鐘端與基準時鐘信號相連，清零端與停止信號相連，數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的輸入端相連；“細”計數(shù)模塊由啟動信號D觸發(fā)器模塊和停止信號D觸發(fā)器模塊組成，啟動信號D觸發(fā)器的時鐘輸入端接啟動信號，數(shù)據(jù)輸入端接經(jīng)過鎖相環(huán)倍頻后的5路信號，輸出端接數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的輸入端；停止信號D觸發(fā)器的時鐘輸入端接停止信號，數(shù)據(jù)輸入端接經(jīng)過鎖相環(huán)倍頻后的5路信號，輸出端接數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的輸入端。數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的功能是在一個時鐘周期內(nèi)將“粗”計數(shù)模塊、“細”計數(shù)?模塊的數(shù)據(jù)合并，方便SPI傳輸電路傳輸數(shù)據(jù)；NIOS?II處理器的功能是對輸入的數(shù)據(jù)進行處理，功能是進行“粗”計數(shù)值+啟動信號D觸發(fā)器值-停止信號D觸發(fā)器值＝實際測量值這一過程。?

有益效果?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型成本低，僅需兩百元成本即可獲得采用ASIC設(shè)計方法才能實現(xiàn)的技術(shù)；測時范圍從幾百皮秒至數(shù)小時，能滿足時間合成器的檢定規(guī)程要求；測量精度較高，可獲得亞納秒級的測量精度；本技術(shù)的可移植性強，若引入速度等參數(shù)，稍作修改即可用于激光測距、若引入距離參數(shù)則可測量子彈速度等。?

附圖說明

圖1是本實用新型電路圖。?

圖中，1、非門a；2、非門b；3、D觸發(fā)器a；4、8位計數(shù)器；5、40位計數(shù)器；6、D觸發(fā)器b；7、D觸發(fā)器c；8、D觸發(fā)器d；9、D觸發(fā)器e；10、二輸入與門；11、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；12、反相器；13、SPI傳輸電路。?

具體實施方式