[發明專利]時間數字轉換器電路、裝置、設備及裝置的控制方法

有效

• 申請號: 201910825611.2
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110568749B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 孫向明;高超嵩;郭迪;許怒;黃芳芳
• 申請（專利權）人: 華中師范大學
• 主分類號: G04F10/00
• 分類號: G04F10/00
• 代理公司: 深圳市恒程創新知識產權代理有限公司 44542
• 代理人: 趙愛蓉

本發明公開一種時間數字轉換器電路、裝置、設備及裝置的控制方法，其中該時間數字轉換器電路包括邏輯同步電路、時間數字轉換器及時間振幅轉換器模塊；邏輯同步電路對開始信號和終止信號進行分離，輸出計數時鐘信號、時間振幅轉換開始信號和時間振幅轉換終止信號；時間數字轉換器根據計數時鐘信號進行計數；時間振幅轉換器模塊，用于接收基準電流、時間振幅轉換開始信號和時間振幅轉換終止信號，根據基準電流、時間振幅轉換開始信號和時間振幅轉換終止信號進行計時。采用時間振幅轉換器模塊和邏輯同步電路來共同通提高時間數字轉換器的時間分辨，所含數字電路很少，節省了面積，又提高了時間數字轉換器的時間分辨。

技術領域

本發明涉及時間數字轉換器技術領域，特別涉及一種時間數字轉換器電路、裝置、設備及裝置的控制方法。

背景技術

關于飛行時間測距法(Time of flight，縮寫TOF)飛行時間測量，時間的數字轉換器(Time To Digital Converter，TDC)在其中扮演著主要的角色，它的主要功能就是將待測的時間間隔轉化成為數字信號通過計算得到該時間間隔，其本質就是多位計數器，但是其時間分辨率最小也是外部時鐘clk的一個時鐘周期，這樣就不能滿足測量比clk的一個時鐘周期更短的時間間隔的需求，為了提高時間分辨，就增加了細計數模塊，希望能測到更短的時間間隔，事實證明這樣也是可行的。應用很廣泛，例如結合相機原理的TOF_3D成像，材料物理中熒光材料的熒光時間的測量等。

然而，目前關于飛行時間測量采用的方法是：粗計數用計數器來實現，細計數由游標法TDC等來實現，其本質就是多級延時鏈，能夠提高TDC的時間分辨，但是版圖面積太大，沒有辦法實現大陣列集成，這對于完成陣列級TOF芯片是極其不利的。

發明內容

本發明的主要目的是提供時間數字轉換器電路、裝置、設備及裝置的控制方法，旨在解決現有技術中如何在提高TDC的時間分辨的同時避免版圖面積太大的技術問題。

為實現上述目的，本發明提出的時間數字轉換器電路，包括邏輯同步電路、時間數字轉換器及時間振幅轉換器模塊，所述邏輯同步電路的第一輸出端與所述時間數字轉換器連接，所述邏輯同步電路的第二輸出端與所述時間振幅轉換器模塊的輸入端連接；

所述邏輯同步電路，用于接收時鐘信號、開始信號和終止信號，對所述開始信號和所述終止信號進行分離，輸出計數時鐘信號、時間振幅轉換開始信號和時間振幅轉換終止信號；

所述時間數字轉換器，用于接收所述計數時鐘信號，根據所述計數時鐘信號進行計數；

所述時間振幅轉換器模塊，用于接收基準電流、所述時間振幅轉換開始信號和所述時間振幅轉換終止信號，根據所述基準電流、所述時間振幅轉換開始信號和所述時間振幅轉換終止信號進行計時。

優選地，所述時間振幅轉換器模塊包括信號產生電路及時間振幅轉換器；

所述邏輯同步電路的第二輸出端與所述信號產生電路的輸入端連接，所述信號產生電路的輸出端與所述時間振幅轉換器的輸入端連接；

所述信號產生電路，用于接收所述時間振幅轉換開始信號和所述時間振幅轉換終止信號，輸出細計數使能信號和復位信號；

所述時間振幅轉換器，用于接收基準電流、所述細計數使能信號和所述復位信號，在所述細計數使能信號為低時，根據所述基準電流進行計時，并根據所述復位信號進行復位。

優選地，所述時間振幅轉換器包括：金屬氧化物半導體場效應晶體管MOS管電路模塊及電容；

所述信號產生電路的輸出端與所述MOS管電路模塊的第一端連接，所述MOS管電路模塊的第二端與所述電容連接；

所述MOS管電路模塊，用于接收基準電流和所述細計數使能信號，通過所述細計數使能信號控制是否對所述電容進行充電，以及根據所述復位信號控制是否對所述電容進行復位；