[實(shí)用新型]一種基于FPGA的高精度時(shí)間間隔測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420405807.9
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN203950131U
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯紅朝
• 申請（專利權(quán)）人: 西安宏泰時(shí)頻技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G04F10/00
• 分類號(hào): G04F10/00;G04F10/04
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及時(shí)鐘測量領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA的高精度時(shí)間間隔測量裝置。

背景技術(shù)

高精度時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(time-to-digital?converter,TDC)可以精確地將事件觸發(fā)時(shí)間數(shù)字化，而高精度時(shí)間間隔測量技術(shù)對國民經(jīng)濟(jì)與國防建設(shè)意義重大，尤其是皮秒量級的測量技術(shù)更為重要。

它不僅在原子物理、天文實(shí)驗(yàn)、激光測距、定位定時(shí)、航天遙測遙控等方面，還在IC(Integrated?Circuit)設(shè)計(jì)中的抖動(dòng)測量、自動(dòng)檢測設(shè)備(Automatic?Test?Equipment，ATE)，以及通信中角度調(diào)制信號(hào)解調(diào)(Demodulation?of?Angle?Modulated?Signals)和數(shù)字示波器(Digital?Oscilloscope)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

延遲線測量原理如圖1所示，量化時(shí)鐘頻率為f₀，對應(yīng)的周期T₀＝1/f₀，在待測脈沖上升沿計(jì)數(shù)器輸出計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)是M和N，T₁，T₂為待測脈沖上升沿與下一個(gè)量化時(shí)鐘脈沖上升沿之間的時(shí)間間隔，則待測脈沖時(shí)間間隔T_x為：

T_x＝(N-M)·T₀+T₁-T₂

目前，專用的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器測量的精度非常高，然而成本高，動(dòng)態(tài)測量范圍有限，導(dǎo)致在需要高精度大范圍的時(shí)間間隔測量場合應(yīng)用起來具有一定的局限性。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種基于FPGA的高精度時(shí)間間隔測量裝置，該裝置是基于FPGA設(shè)計(jì)的TDC(高精度時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器)，采用延時(shí)鏈和細(xì)時(shí)間編碼，具有測量精度高、測量范圍靈活多變、成本低，應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種高精度的時(shí)間間隔測量裝置，包括：HT-CC02粗計(jì)數(shù)模塊、HT-FC04細(xì)計(jì)數(shù)模塊、HT-LM550運(yùn)算邏輯模塊、HT-DD35編碼解析模塊；

所述時(shí)間間隔測量裝置將時(shí)間間隔的開始和停止信號(hào)分別連接到HT-CC02粗計(jì)數(shù)模塊和HT-FC04細(xì)計(jì)數(shù)模塊的開始和停止端口，

所述的HT-FC04細(xì)計(jì)數(shù)模塊的細(xì)時(shí)間編碼端口連接HT-DD35編碼解析模塊的細(xì)時(shí)間解析端口，所述的HT-DD35編碼解析模塊的細(xì)時(shí)間計(jì)算端口連接HT-LM550運(yùn)算邏輯模塊的細(xì)時(shí)間端口，所述的HT-CC02粗計(jì)數(shù)模塊的粗時(shí)間計(jì)算端口連接HT-LM550運(yùn)算邏輯模塊的粗時(shí)間端口。

通過上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型采用通過各個(gè)模塊硬件連接方式，進(jìn)行時(shí)間間隔測量；并利用FPGA中的進(jìn)位鏈構(gòu)建整個(gè)延遲單元，以此計(jì)算精確的細(xì)時(shí)間數(shù)據(jù)。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型的延遲線測量原理圖。

圖2為本實(shí)用新型的原理框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

參照圖2，一種高精度的時(shí)間間隔測量裝置，由HT-CC02粗計(jì)數(shù)模塊、HT-FC04細(xì)計(jì)數(shù)模塊、HT-DD35編碼解析模塊、HT-LM550運(yùn)算邏輯模塊單元構(gòu)成；

所述時(shí)間間隔測量裝置將時(shí)間間隔的開始和停止信號(hào)分別連接到HT-CC02粗計(jì)數(shù)模塊和HT-FC04細(xì)計(jì)數(shù)模塊的開始和停止端口，

所述的HT-FC04細(xì)計(jì)數(shù)模塊的細(xì)時(shí)間編碼端口連接HT-DD35編碼解析模塊的細(xì)時(shí)間解析端口，所述的HT-DD35編碼解析模塊的細(xì)時(shí)間計(jì)算端口連接HT-LM550運(yùn)算邏輯模塊的細(xì)時(shí)間端口，所述的HT-CC02粗計(jì)數(shù)模塊的粗時(shí)間計(jì)算端口連接HT-LM550運(yùn)算邏輯模塊的粗時(shí)間端口。

HT-CC02粗計(jì)數(shù)模塊當(dāng)收到開始脈沖信號(hào)后就啟動(dòng)粗計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，等停止脈沖到來就停止計(jì)數(shù)，測量開始脈沖和停止脈沖之間的粗時(shí)間間隔信息。

HT-FC04細(xì)計(jì)數(shù)模塊將開始脈沖和停止脈沖距離時(shí)鐘上升沿的細(xì)時(shí)間間隔進(jìn)行處理，得到開始脈沖和停止脈沖的時(shí)間編碼信息。