[發明專利]一種高精度脈沖寬度測量電路及測量方法

有效

• 申請號: 202210191682.3
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114636862B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 陳虎;龔曉;李相宏
• 申請（專利權）人: 湖南轂梁微電子有限公司
• 主分類號: G01R29/02
• 分類號: G01R29/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

本發明公開了一種高精度脈沖寬度測量電路及測量方法，該電路包括：采樣時鐘和校準時鐘電路，包括一組延時單元和時鐘分頻器；延時單元用來輸出一個周期性的采樣時鐘信號HRCLK，時鐘分頻器用來根據采樣時鐘信號HRCLK生成低頻時鐘信號CALCLK用于采樣精度校準；采樣電路，只工作在HRCLK時鐘域下，包括計數器HRCNT、四個捕捉寄存器HRCAP1～HRCAP4、邊沿檢測和中斷控制電路；校準電路，包括計數器CALCNT、SYSCNT，位捕捉寄存器CALCAP、SYSCAP，位寄存器CALPRD及比較器。該方法是基于上述電路來實施。本發明具有原理簡單、操作簡便、軟硬件開銷小、測量精度高等優點。

技術領域

本發明主要涉及到數字脈沖信號檢測技術領域，特指一種高精度脈沖寬度測量電路及方法。

背景技術

高精度數字脈沖信號寬度測量廣泛應用于精密儀器、聲吶、機器人伺服、開關電源、功率器件、觸摸屏等設備中，用來進行脈沖序列周期/占空比測量、瞬時速度測量、跨隔離邊界的電壓測量、距離/聲吶測量和觸摸感知。

通常，數字脈沖信號寬度測量就是用一個采樣時鐘HRCLK(頻率為fHRCLK)，以一個時鐘周期為基準單位，將一個脈沖信號的寬度表示成一個包含整數部分和小數部分的實數。參見圖1所示，脈沖信號的寬度λ與fHRCLK、μ、α、β的關系為：

λ＝(μ-α-β)×1/fHRCLK，μ為正整數，α、β為小數????(1)

一般，采樣時鐘HRCLK的頻率fHRCLK顯著高于系統中的全局系統時鐘SYSCLK的工作頻率fSYSCLK，從而達到較高精度的脈沖寬度采樣和測量目的。如果采樣時鐘HRCLK的頻率fHRCLK足夠高、測量精度能夠滿足要求，式(1)中的α和β可以忽略不計，即：

λ≈μ×1/fHRCLK，μ為正整數????????????????????????(2)

有從業者提出了美國專利申請US?No.8384440B2，該技術方案所公開的測量方法具有高精度的特點，且不需要高頻的采樣時鐘。但該方法限制了采樣時鐘的工作范圍，同時，因需要一條捕捉延時鏈并周期性地執行軟件校準程序，增加了軟硬件開銷。

另有中國專利申請CN202010404936.6，公開了一種數字脈沖信號寬度測量電路及測量方法，該測量電路包括：用于驅動電路中所有寄存器的采樣時鐘；邊沿檢測和中斷控制單元，用于檢測輸入引腳輸入上的脈沖信號的上升沿和下降沿，然后控制信號采集；整數編碼單元，包括計數器和寄存器，用于通過使用采樣時鐘的1個周期的1/f作為參考單元來測量輸入引腳輸入上的高或低電平寬度的整數部分；信號捕獲鏈，用于對每個延遲單元DLL的輸出電平值進行采樣；十進制編碼單元，用于找出和記錄在信號捕獲鏈上傳播的脈沖邊沿的位置；以及校準控制單元，用于執行校準。所述測量方法基于前述測量電路實現，其具有精度高，結構簡單，資源開銷小等優點。但是這個方案的電路中同樣包含延時鏈，從而導致硬件開銷較大。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種原理簡單、操作簡便、軟硬件開銷小、測量精度高的一種高精度脈沖寬度測量電路及測量方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種高精度脈沖寬度測量電路，其包括：

采樣時鐘和校準時鐘電路，包括一組延時單元和時鐘分頻器；所述延時單元用來輸出一個周期性的采樣時鐘信號HRCLK，所述時鐘分頻器用來根據采樣時鐘信號HRCLK生成低頻時鐘信號CALCLK用于采樣精度校準；

采樣電路，只工作在HRCLK時鐘域下，包括計數器HRCNT、四個捕捉寄存器HRCAP1～HRCAP4、邊沿檢測和中斷控制電路；