[發明專利]一種基于FPGA的高精度三級延時系統與方法

有效

• 申請號: 202011215464.6
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112327694B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 張敏娟;劉震;王志斌;姚鑫凱;胡將;武鵬飛;岳俊哲
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 太原榮信德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14119
• 代理人: 楊凱;連慧敏

本發明屬于取樣示波器精密延時技術領域，具體涉及一種基于FPGA的高精度三級延時系統與方法，包括精密延時模塊、細延時模塊、FPGA模塊、輸出選擇模塊、時基放大壓縮模塊，所述FPGA模塊分別與精密延時模塊、細延時模塊、輸出選擇模塊連接，所述精密延時模塊連接有細延時模塊，所述細延時模塊連接有輸出選擇模塊，所述輸出選擇模塊與時基放大壓縮模塊連接。本發明精密延時采用高精度專用延時芯片，延時分辨率高，可達0.1ps；本發明采用三級延時電路設計，延時范圍大；本發明采用時基放大壓縮模塊設計，可以對精密延時信號進行幅度放大及下降沿壓縮，驅動取樣器對射頻信號進行采樣。本發明用于信號的延時。

技術領域

本發明屬于取樣示波器精密延時技術領域，具體涉及一種基于FPGA的高精度三級延時系統與方法。

背景技術

隨著電子技快速的發展，被測信號的頻率范圍越來越寬，這就需要更高采樣率來獲取被測信號波形。等效采樣技術可以使用遠低于原始信號頻率對周期信號或可重復信號進行不失真采樣，能夠彌補實時采樣技術的不足，順序等效采樣是等效采樣技術的一種，每次觸發后經過一個很小的時間延遲后進行采樣，每次觸發延遲都在上一次采集延遲基礎上增加一個固定的微小延遲（水平時基的最小時間分辨率）。而現有技術的延時電路或存在延時精度不高，或存在延時范圍不夠大的問題。

發明內容

針對上述現有技術的延時電路存在延時精度不高、延時范圍不夠大的技術問題，本發明提供了一種精度高、延時范圍大、延時分辨率高的基于FPGA的高精度三級延時系統與方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于FPGA的高精度三級延時系統，包括精密延時模塊、細延時模塊、FPGA模塊、輸出選擇模塊、時基放大壓縮模塊，所述FPGA模塊分別與精密延時模塊、細延時模塊、輸出選擇模塊連接，所述精密延時模塊連接有細延時模塊，所述細延時模塊連接有輸出選擇模塊，所述輸出選擇模塊與時基放大壓縮模塊連接。

所述精密延時模塊包括AD1585芯片、數模轉換器、放大器、高精度延時芯片，所述AD1585芯片與數模轉換器連接，所述數模轉換器與放大器連接，所述放大器與高精度延時芯片連接。

所述高精度延時芯片采用HMC911，所述高精度延時芯片的輸入帶寬為DC~24GHz，所述高精度延時芯片的延時精度為0.1ps。

所述細延時模塊采用SY89297U，所述細延時模塊的延時精度為5ps，所述細延時模塊延時范圍為5ps~5.115ns。

所述FPGA模塊的頻率為200MHz，所述FPGA模塊的延時精度為5ns。

所述輸出選擇模塊采用HMC678LC3C芯片，所述HMC678LC3C芯片為二選一輸出器。

所述時基放大壓縮模塊包括放大模塊的輸入端、第一三極管、第二三極管、第三三極管、第一電容、第二電容、電感，所述放大模塊的輸入端連接在第一三極管的基極上，所述第一三極管的集電極接地，所述第一三極管的發射極連接在第二三極管的基極上，所述第二三極管的集電極接地，所述第二三極管的發射極通過第一電容連接在第三三極管的基極上，所述第三三極管的發射極接地，所述第三三極管的集電極通過第二電容連接在電感上，所述第二電容與電感之間設有超窄脈寬的輸出端。

所述第一三極管的發射極連接有-5V電壓，所述第二三極管的發射極連接有-15V電壓，所述第三三極管集電極連接有15V電壓。

一種基于FPGA的高精度三級延時方法，包括下列步驟：

S1、精密延時模塊將外部信號進行精密延時后輸出給細延時模塊；

S2、細延時模塊處理后經過差分信號轉單端信號后一路輸入給FPGA模塊的一個I/O口，另一路輸入給輸出選擇模塊；