CN117538622B - 脉冲宽度测量电路和脉冲宽度测量方法 - Google Patents

脉冲宽度测量电路和脉冲宽度测量方法 Download PDF

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CN117538622B CN202410023249.8A CN202410023249A CN117538622B CN 117538622 B CN117538622 B CN 117538622B CN 202410023249 A CN202410023249 A CN 202410023249A CN 117538622 B CN117538622 B CN 117538622B
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/02Measuring characteristics of individual pulses, e.g. deviation from pulse flatness, rise time or duration
    • G01R29/023Measuring pulse width

Abstract

本申请公开了一种脉冲宽度测量电路和脉冲宽度测量方法,包括输入控制器、信号观测器和测量控制器,输入控制器根据第一使能信号和时钟信号实时生成第二使能信号,并实时利用第二使能信号对待测脉冲信号进行提取得到单脉冲信号;信号观测器包括第一测量链和第二测量链;第一测量链包括多个级联的第一锁存器,用于利用多个第一锁存器确定第二使能信号的高电平的时间长度,得到第一脉宽结果;第二测量链包括多个级联的第二锁存器,用于利用多个第二锁存器确定单脉冲信号的高电平的时间长度,得到第二脉宽结果;测量控制器用于控制输入控制器的启停,以及根据第一脉宽结果和第二脉宽结果确定待测脉冲信号的脉冲宽度。

Description

脉冲宽度测量电路和脉冲宽度测量方法
技术领域
本申请涉及脉冲宽度测量技术领域,特别涉及一种脉冲宽度测量电路和脉冲宽度测量方法。
背景技术
脉冲宽度测量是许多领域中常见的需求,例如通信、计时等。在现有技术中,一种常见的脉冲宽度测量方法是使用计时器。该方法通过计算脉冲的上升沿和下降沿之间的时间差来估计脉冲的宽度。然而,由于计时器的精度限制和测量误差,这种方法的测量精度有限。另一种现有技术通过频率计测量脉冲的周期来计算脉冲的宽度。然而,该方法对于高频脉冲和短脉冲的测量精度较低。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本申请提出一种脉冲宽度测量电路和脉冲宽度测量方法,能够解决传统的脉冲宽度测量方法测量精度有限的问题。
根据本申请第一方面实施例的脉冲脉宽测量电路,包括:
输入控制器,具有用于输入待测脉冲信号的待测信号输入端、用于输入第一使能信号的第一使能信号输入端、用于输入时钟信号的第一时钟信号输入端、第一输出端和第二输出端,所述待测脉冲信号、第一使能信号和时钟信号同时输入,所述输入控制器用于根据所述第一使能信号和所述时钟信号实时生成第二使能信号,并实时利用所述第二使能信号对所述待测脉冲信号进行提取,以得到所述待测脉冲信号中一个单脉冲信号;其中,所述第二使能信号通过所述第一输出端实时输出,所述单脉冲信号通过所述第二输出端实时输出;
信号观测器,包括第一测量链和第二测量链;所述第一测量链包括多个级联的第一锁存器,用于利用多个所述第一锁存器确定所述第二使能信号的高电平的时间长度,得到第一脉宽结果;所述第二测量链包括多个级联的第二锁存器,用于利用多个所述第二锁存器确定所述单脉冲信号的高电平的时间长度,得到第二脉宽结果;
测量控制器,分别与所述输入控制器、所述第一测量链和所述第二测量链连接,用于控制所述输入控制器的启停,以及根据所述第一脉宽结果和所述第二脉宽结果确定所述待测脉冲信号的脉冲宽度。
根据本申请第一方面实施例的一种脉冲脉宽测量电路,至少具有如下有益效果:
通过输入控制器输入待测脉冲信号、第一使能信号和时钟信号,生成第二使能信号和待测脉冲信号中一个单脉冲信号,将第二使能信号和单脉冲信号分别输入到第一测量链和第二测量链,第一测量链确定第二使能信号的高电平的时间长度,得到第一脉宽结果并输入到测量控制器,第二测量链确定单脉冲信号的高电平的时间长度,得到第二脉宽结果并输入到测量控制器,测量控制器根据第一脉宽结果和第二脉宽结果确定待测脉冲信号的脉冲宽度。本申请实施例的一种脉冲脉宽测量电路,相较于传统的脉冲宽度测量方法技术,不受计时器和频率计的测量精度限制,能精准测量待测脉冲信号的宽度。
根据本申请的一些实施例,所述输入控制器包括:
使能信号生成电路,具有用于输入所述第一使能信号的第二使能信号输入端、输入所述时钟信号的第二时钟信号输入端和第三输出端,所述使能信号生成电路用于根据所述第一使能信号和所述时钟信号实时生成所述第二使能信号,其中,所述第二使能信号通过所述第三输出端实时输出;
第一与门,其第一输入端与所述第三输出端连接;
第二与门,其第一输入端与所述第二使能信号输入端连接,其第二输入端用于输入所述待测脉冲信号,其输出端与所述第一与门的第二输入端连接;所述第二与门和所述第一与门共同用于对所述待测脉冲信号进行提取,以得到所述单脉冲信号,所述单脉冲信号通过所述第一与门的输出端实时输出。
根据本申请的一些实施例,所述使能信号生成电路包括:
第一触发器,其数据输入端用于输入所述第一使能信号,其时钟输入端用于输入所述时钟信号;
第一非门,其输入端与所述第一触发器的时钟输入端连接;
第二触发器,其数据输入端与所述第一触发器的数据输出端连接,其时钟输入端与所述第一非门的输出端连接;
第三与门,其第一输入端与所述第一触发器的数据输出端连接,其第二输入端与所述第一触发器的时钟输入端连接;
第二非门,其输入端与所述第二触发器的数据输出端连接;
第四与门,其第一输入端与所述第三与门的输出端连接,其第二输入端与所述第二非门的输出端连接,其输出端与所述第一与门的第一输入端连接。
根据本申请的一些实施例,根据本申请的一些实施例,每个所述第一锁存器皆具有第一数据输入端、第一数据输出端和第一时钟输入端,多个所述第一锁存器通过所述第一数据输入端和所述第一数据输出端串联,多个所述第一锁存器的第一时钟输入端和第一数据输入端皆连接所述第一输出端。
根据本申请的一些实施例,每个所述第二锁存器皆具有第二数据输入端、第二数据输出端和第二时钟输入端,多个所述第二锁存器通过所述第二数据输入端和所述第二数据输出端串联,多个所述第二锁存器的第二时钟输入端皆连接所述第一输出端,处于首位的所述第二锁存器的第二数据输入端连接所述第二输出端。
每个所述第一锁存器皆具有第一数据输入端、第一数据输出端和第一时钟输入端,多个所述第一锁存器通过所述第一数据输入端和所述第一数据输出端串联,多个所述第一锁存器的第一时钟输入端皆连接所述第一输出端。
根据本申请的一些实施例,每个所述第二锁存器皆具有第二数据输入端、第二数据输出端和第二时钟输入端,多个所述第二锁存器通过所述第二数据输入端和所述第二数据输出端串联,多个所述第二锁存器的第二时钟输入端皆连接所述第二输出端。
根据本申请的一些实施例,还包括结果寄存器,所述测量控制器的输出端连接所述结果寄存器的输入端。
根据本申请第二方面实施例的脉冲宽度测量方法,应用于上述的脉冲宽度测量电路,所述脉冲宽度测量方法包括:
控制输入控制器启动,使得待测脉冲信号、第一使能信号和时钟信号输入到所述输入控制器,从而使所述输入控制器根据所述第一使能信号和所述时钟信号实时生成第二使能信号,并将所述第二使能信号输入到第一测量链,通过多个所述第一锁存器确定所述第二使能信号的高电平的时间长度,得到第一脉宽结果;使得所述输入控制器实时利用所述第二使能信号提取所述待测脉冲信号中一个单脉冲信号,并将所述单脉冲信号输入到第二测量链,通过多个所述第二锁存器确定所述单脉冲信号的高电平的时间长度,得到第二脉宽结果;
根据所述第一脉宽结果和所述第二脉宽结果确定所述待测脉冲信号的脉冲宽度。
根据本申请第二方面实施例的脉冲宽度测量方法,至少具有如下有益效果:
通过输入控制器输入待测脉冲信号、第一使能信号和时钟信号,生成第二使能信号和待测脉冲信号中一个单脉冲信号,将第二使能信号和单脉冲信号分别输入到第一测量链和第二测量链,第一测量链确定第二使能信号的高电平的时间长度,得到第一脉宽结果并输入到测量控制器,第二测量链确定单脉冲信号的高电平的时间长度,得到第二脉宽结果并输入到测量控制器,测量控制器根据第一脉宽结果和第二脉宽结果确定待测脉冲信号的脉冲宽度。本申请实施例的一种脉冲脉宽测量方法,相较于传统的脉冲宽度测量方法技术,不受计时器和频率计的测量精度限制,能精准测量待测脉冲信号的宽度。
根据本申请的一些实施例,当所述测量控制器接收到所述第一测量链中最后一个所述第一锁存器输出的高电平信号,所述脉冲宽度测量方法还包括:
所述测量控制器生成第一中断信号并发送给上位机,所述第一中断信号用于表征所述第一测量链的延时长度小于所述第二使能信号的高电平的时间长度。
根据本申请的一些实施例,当所述测量控制器接收到所述第二测量链中最后一个所述第二锁存器输出的高电平信号,所述脉冲宽度测量方法还包括:
所述测量控制器生成第二中断信号并发送给上位机,所述第二中断信号用于表征所述单脉冲信号的高电平的时间长度大于所述第二测量链的延时长度。
根据本申请的一些实施例,所述待测脉冲信号的脉冲宽度通过如下公式得到:
其中,为所述待测脉冲信号的脉冲宽度,/>为所述第二使能信号的周期,R为所述第二使能信号的正占空比,a为所述第一脉宽结果,/>为所述第二脉宽结果。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明,其中:
图1为本申请中脉冲脉宽测量电路的功能框图;
图2为本申请的输入控制器的结构示意图;
图3为本申请中输入控制器的时序图;
图4为本申请中第一测量链的结构示意图;
图5为本申请中第二测量链的结构示意图;
图6为本申请中测量第二使能信号和单脉冲信号的示意图。
附图标号:
输入控制器100、第一与门110、第二与门120、第一触发器130、第二触发器140、第三与门150、第四与门160、第一非门170、第二非门180、
信号观测器200、第一锁存器210、第二锁存器220、
测量控制器300、
结果寄存器400。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本申请的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。
下面参照图1至图6描述根据本申请实施例的一种脉冲宽度测量电路和脉冲宽度测量方法。
根据本申请实施例的一种脉冲脉宽测量电路,如图1所示,包括:输入控制器100、信号观测器200和测量控制器300。输入控制器100具有用于输入待测脉冲信号的待测信号输入端、用于输入第一使能信号的第一使能信号输入端、用于输入时钟信号的第一时钟信号输入端、第一输出端和第二输出端,待测脉冲信号、第一使能信号和时钟信号同时输入,输入控制器100用于根据第一使能信号和时钟信号实时生成第二使能信号,并实时利用第二使能信号对待测脉冲信号进行提取,以得到待测脉冲信号中一个单脉冲信号;其中,第二使能信号通过第一输出端实时输出,单脉冲信号通过第二输出端实时输出。
如图2所示,信号观测器200包括第一测量链和第二测量链;第一测量链包括多个级联的第一锁存器210,用于利用多个第一锁存器210确定第二使能信号的高电平的时间长度,得到第一脉宽结果;第二测量链包括多个级联的第二锁存器220,用于利用多个第二锁存器220确定单脉冲信号的高电平的时间长度,得到第二脉宽结果。
如图1所示,测量控制器300分别与输入控制器100、第一测量链和第二测量链连接,用于控制输入控制器100的启停,以及根据第一脉宽结果和第二脉宽结果确定待测脉冲信号的脉冲宽度。
本实施例中,通过输入控制器100输入待测脉冲信号、第一使能信号和时钟信号,生成第二使能信号和待测脉冲信号中一个单脉冲信号,将第二使能信号和单脉冲信号分别输入到第一测量链和第二测量链,第一测量链确定第二使能信号的高电平的时间长度,得到第一脉宽结果并输入到测量控制器300,第二测量链确定单脉冲信号的高电平的时间长度,得到第二脉宽结果并输入到测量控制器300,测量控制器300根据第一脉宽结果和第二脉宽结果确定待测脉冲信号的脉冲宽度。本申请实施例的一种脉冲脉宽测量电路,相较于传统的脉冲宽度测量方法技术,不受计时器和频率计的测量精度限制,能精准测量待测脉冲信号的宽度。
可以理解的是,实时利用第二使能信号对待测脉冲信号进行提取得到的单脉冲信号与第二使能信号同步。
需要说明的是,不限定第二使能信号的波形,第二使能信号可以为从第一使能信号中提取的一个高电平信号,也可以为从第一使能信号中提取的一个周期信号。
根据本申请的一实施例,如图2所示,
所述输入控制器包括:使能信号生成电路、第一与门110和第二与门120,具有用于输入第一使能信号的第二使能信号输入端、输入时钟信号的第二时钟信号输入端和第三输出端,使能信号生成电路用于根据第一使能信号和时钟信号实时生成第二使能信号,其中,第二使能信号通过第三输出端实时输出。第一与门110的第一输入端与第三输出端连接。第二与门120的第一输入端与第二使能信号输入端连接,第二与门120的第二输入端用于输入待测脉冲信号,第二与门120的输出端与第一与门110的第二输入端连接。第二与门120和第一与门110共同用于对待测脉冲信号进行提取,以得到单脉冲信号,单脉冲信号通过第一与门110的输出端实时输出。
本实施例中,如图3所示,第一使能信号通过第二使能信号输入端输入到使能信号生成电路,时钟信号通过第二时钟信号输入端输入到使能信号生成电路,使能信号生成电路根据第一使能信号和时钟信号实时生成第二使能信号,第二使能信号通过第三输出端实时输出到信号观测器200,并将第二使能信号实时输入到第一与门110的第一输入端,第一使能信号通过第二使能信号输入端输入到第二与门120的第一输入端,待测脉冲信号输入到第二与门120的第二输入端,第二与门120对第一使能信号和待测脉冲信号进行与运算生成过渡脉冲信号,并将过渡脉冲信号输入到第一与门110的第二输入端,第一与门110对第二使能信号和过渡脉冲信号进行与运算生成单脉冲信号。
本申请的一实施例,如图2所示,使能信号生成电路包括第一触发器130、第一非门170、第二触发器140、第三与门150、第二非门180和第四与门160,第一触发器130的数据输入端用于输入第一使能信号,第一触发器130的时钟输入端用于输入时钟信号。第一非门170的输入端与第一触发器130的时钟输入端连接。第二触发器140的数据输入端与第一触发器130的数据输出端连接,第二触发器140的时钟输入端与第一非门170的输出端连接。第三与门150的第一输入端与第一触发器130的数据输出端连接,第三与门150的第二输入端与第一触发器130的时钟输入端连接。第二非门180输入端与第二触发器140的数据输出端连接。第四与门160的第一输入端与第三与门150的输出端连接,第四与门160的第二输入端与第二非门180的输出端连接,第四与门160的输出端与第一与门的第一输入端连接。
本实施例中,如图3所示,第一使能信号和时钟信号分别输入到第一触发器130的数据输入端和时钟输入端,第一触发器130根据第一使能信号和时钟信号生成第一过渡使能信号,并将第一过渡使能信号输入到第三与门150的第一输入端和第二触发器140的数据输入端,时钟信号输入到第三与门150的第二输入端,第三与门150对第一过渡使能信号和时钟信号进行与运算生成第二过渡使能信号,并将第二过渡使能信号输入到第四与门160的第一输入端;时钟信号输入到第一非门170,第一非门170对时钟信号进行非运算得到过渡时钟信号,并将过渡时钟信号输入到第二触发器140的时钟输入端;第二触发器140根据第一过渡使能信号和过渡时钟信号生成第三过渡使能信号,并将第三过渡使能信号输入到第二非门180,第二非门180对第三过渡使能信号进行非运算得到第四过渡使能信号,并将第四过渡使能信号输入到第四与门160的第二输入端;第四与门160对第二过渡使能信号和第四过渡使能信号进行与运算生成第二使能信号,并将第二使能信号输入到第一与门110的第一输入端,使得第二与门120根据第二使能信号和过渡脉冲信号生成单脉冲信号。
可以理解的是,第一触发器130和第二触发器140皆采用触发器。
本申请的一实施例,如图4所示,每个第一锁存器210皆具有第一数据输入端、第一数据输出端和第一时钟输入端,多个第一锁存器210通过第一数据输入端和第一数据输出端串联,第一个第一锁存器210的第一数据输入端连接第一输出端,多个第一锁存器210的第一数据输出端皆连接测量控制器300,多个第一锁存器210的第一时钟输入端和第一数据输入端皆连接第一输出端。
本实施例中,第二使能信号输入到第一测量链,第一锁存器210在输入的第二使能信号为高电平时输出高电平,第一锁存器210在输入的第二使能信号为低电平时输出低电平,测量控制器300统计第一测量链中输出高电平的第一锁存器210的个数即可准确得到第一脉宽结果。例如,如图6所示,0到n2区间对应的第二使能信号为高电平,因此0到n2区间对应第一锁存器210输出高电平,根据0到n2区间的第一锁存器210个数可以得到第一脉宽结果。
可以理解的是,每个第一锁存器210皆具有第一复位端,多个第一锁存器210的第一复位端皆连接测量控制器300,测量控制器300在启动输入控制器100前通过输出第一复位信号对多个第一锁存器210进行复位。
本申请的一实施例,如图5所示,每个第二锁存器220皆具有第二数据输入端、第二数据输出端和第二时钟输入端,多个第二锁存器220通过第二数据输入端和第二数据输出端串联,第一个第二锁存器220的第二数据输入端连接第二输出端,多个第二锁存器220的第二数据输出端皆连接测量控制器300,多个第二锁存器220的第二时钟输入端皆连接第二一输出端,处于首位的第二锁存器220的第二数据输入端连接第二输出端。
本实施例中,单脉冲信号输入到第二测量链,第二锁存器220在输入的单脉冲信号为高电平时输出高电平,第二锁存器220在输入的单脉冲信号为低电平时输出低电平,测量控制器300统计第二测量链中输出高电平的第二锁存器220的个数即可准确得到第二脉宽结果。例如,如图6所示,n0到n1区间对应的单脉冲信号为高电平,因此n0到n1区间对应第二锁存器220输出高电平,根据n0到n1区间的第二锁存器220个数可以得到第二脉宽结果。
可以理解的是,每个第二锁存器220皆具有第二复位端,多个第二锁存器220的第二复位端皆连接测量控制器300,测量控制器300在启动输入控制器100前通过输出第二复位信号对多个第二锁存器220进行复位。
本申请的一实施例,如图1所示,还包括结果寄存器400,测量控制器300的输出端连接结果寄存器400的输入端。
本实施例中,测量控制器300根据第一脉宽结果和第二脉宽结果确定待测脉冲信号的脉冲宽度后,对待测脉冲信号的脉冲宽度进行编码后存储在结果寄存器400中,通过结果寄存器400进行锁存、输出。
根据本申请一实施例的脉冲宽度测量方法,应用于上述的脉冲宽度测量电路,脉冲宽度测量方法包括但不限于步骤S100和步骤S200。
步骤S100:控制输入控制器100启动,使得待测脉冲信号、第一使能信号和时钟信号输入到输入控制器100,从而使输入控制器100根据第一使能信号和时钟信号实时生成第二使能信号,并将第二使能信号输入到第一测量链,通过多个第一锁存器210确定第二使能信号的高电平的时间长度,得到第一脉宽结果;使得输入控制器100实时利用第二使能信号提取待测脉冲信号中一个单脉冲信号,并将单脉冲信号输入到第二测量链,通过多个第二锁存器220确定单脉冲信号的高电平的时间长度,得到第二脉宽结果;
步骤S200:根据第一脉宽结果和第二脉宽结果确定待测脉冲信号的脉冲宽度。
本实施例中,通过输入控制器100输入待测脉冲信号、第一使能信号和时钟信号,生成第二使能信号和待测脉冲信号中一个单脉冲信号,将第二使能信号和单脉冲信号分别输入到第一测量链和第二测量链,第一测量链确定第二使能信号的高电平的时间长度,得到第一脉宽结果并输入到测量控制器300,第二测量链确定单脉冲信号的高电平的时间长度,得到第二脉宽结果并输入到测量控制器300,测量控制器300根据第一脉宽结果和第二脉宽结果确定待测脉冲信号的脉冲宽度。本申请实施例的一种脉冲脉宽测量方法,相较于传统的脉冲宽度测量方法技术,不受计时器和频率计的测量精度限制,能精准测量待测脉冲信号的宽度。
本申请的一实施例,当测量控制器300接收到第一测量链中最后一个第一锁存器210输出的高电平信号,脉冲宽度测量方法还包括但不限于步骤S110。
步骤S110:测量控制器300生成第一中断信号并发送给上位机,第一中断信号用于表征第一测量链的延时长度小于第二使能信号的高电平的时间长度。
本实施例中,当测量控制器300监测到第一测量链中最后一个第一锁存器210输出的高电平信号时,确认第一测量链的延时长度小于第二使能信号的高电平的时间长度,生成第一中断信号并发送给上位机,使得上位机响应于第一中断信号,提高第一使能信号的频率,减小第一使能信号的周期,从而减小第二使能信号的高电平的时间长度,以便于第一测量链完成对第二使能信号的测量。
根据本申请的一些实施例,当测量控制器300接收到第二测量链中最后一个第二锁存器220输出的高电平信号,脉冲宽度测量方法还包括步骤S120。
步骤S120:测量控制器300生成第二中断信号并发送给上位机,第二中断信号用于表征单脉冲信号的高电平的时间长度大于第二测量链的延时长度。
本实施例中,当测量控制器300监测到第二测量链中最后一个第二锁存器220输出的高电平信号,确认单脉冲信号的高电平的时间长度大于第二测量链的延时长度,单脉冲信号超过第二测量链的测量范围。
本申请的一实施例,待测脉冲信号的脉冲宽度通过如下公式得到:
其中,为待测脉冲信号的脉冲宽度,/>为第二使能信号的周期,R为第二使能信号的正占空比,a为第一脉宽结果,即输出高电平的第一锁存器210的个数,/>为第二脉宽结果,即输出高电平的第二锁存器220的个数。
本实施例中,由于第一测量链和第二测量链具有相同的结构,第二使能信号的高电平时间长度和输出高电平的第一锁存器210的个数呈正比,单脉冲信号的高电平时间长度和输出高电平的第二锁存器220的个数呈正比,因此,在确定第二使能信号的周期和正占空比的情况下,通过等比计算能精准计算待测脉冲信号的脉冲宽度。
需要说明的是,在第二使能信号为第一使能信号中的一个高电平信号的情况下,的数值为第一使能信号的周期,R的数值为第一使能信号的正占空比。
上面结合附图对本申请实施例作了详细说明,但是本申请不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.脉冲宽度测量电路,其特征在于,包括:
输入控制器,具有用于输入待测脉冲信号的待测信号输入端、用于输入第一使能信号的第一使能信号输入端、用于输入时钟信号的第一时钟信号输入端、第一输出端和第二输出端,所述待测脉冲信号、第一使能信号和时钟信号同时输入,所述输入控制器用于根据所述第一使能信号和所述时钟信号实时生成第二使能信号,并实时利用所述第二使能信号对所述待测脉冲信号进行提取,以得到所述待测脉冲信号中一个单脉冲信号;其中,所述第二使能信号通过所述第一输出端实时输出,所述单脉冲信号通过所述第二输出端实时输出;
信号观测器,包括第一测量链和第二测量链;所述第一测量链包括多个级联的第一锁存器,用于利用多个所述第一锁存器确定所述第二使能信号的高电平的时间长度,得到第一脉宽结果;所述第二测量链包括多个级联的第二锁存器,用于利用多个所述第二锁存器确定所述单脉冲信号的高电平的时间长度,得到第二脉宽结果;
测量控制器,分别与所述输入控制器、所述第一测量链和所述第二测量链连接,用于控制所述输入控制器的启停,以及根据所述第一脉宽结果和所述第二脉宽结果确定所述待测脉冲信号的脉冲宽度;
所述输入控制器包括:
使能信号生成电路,具有用于输入所述第一使能信号的第二使能信号输入端、输入所述时钟信号的第二时钟信号输入端和第三输出端,所述使能信号生成电路用于根据所述第一使能信号和所述时钟信号实时生成所述第二使能信号,其中,所述第二使能信号通过所述第三输出端实时输出;
第一与门,其第一输入端与所述第三输出端连接;
第二与门,其第一输入端与所述第二使能信号输入端连接,其第二输入端用于输入所述待测脉冲信号,其输出端与所述第一与门的第二输入端连接;所述第二与门和所述第一与门共同用于对所述待测脉冲信号进行提取,以得到所述单脉冲信号,所述单脉冲信号通过所述第一与门的输出端实时输出;
所述使能信号生成电路包括:
第一触发器,其数据输入端用于输入所述第一使能信号,其时钟输入端用于输入所述时钟信号;第一非门,其输入端与所述第一触发器的时钟输入端连接;第二触发器,其数据输入端与所述第一触发器的数据输出端连接,其时钟输入端与所述第一非门的输出端连接;第三与门,其第一输入端与所述第一触发器的数据输出端连接,其第二输入端与所述第一触发器的时钟输入端连接;第二非门,其输入端与所述第二触发器的数据输出端连接;第四与门,其第一输入端与所述第三与门的输出端连接,其第二输入端与所述第二非门的输出端连接,其输出端与所述第一与门的第一输入端连接。
2.根据权利要求1所述的脉冲宽度测量电路,其特征在于:每个所述第一锁存器皆具有第一数据输入端、第一数据输出端和第一时钟输入端,多个所述第一锁存器通过所述第一数据输入端和所述第一数据输出端串联,多个所述第一锁存器的第一时钟输入端和第一数据输入端皆连接所述第一输出端。
3.根据权利要求1所述的脉冲宽度测量电路,其特征在于:每个所述第二锁存器皆具有第二数据输入端、第二数据输出端和第二时钟输入端,多个所述第二锁存器通过所述第二数据输入端和所述第二数据输出端串联,多个所述第二锁存器的第二时钟输入端皆连接所述第一输出端,处于首位的所述第二锁存器的第二数据输入端连接所述第二输出端。
4.根据权利要求1所述的脉冲宽度测量电路,其特征在于:还包括结果寄存器,所述测量控制器的输出端连接所述结果寄存器的输入端。
5.脉冲宽度测量方法,应用于如权利要求1至4任意一项所述的脉冲宽度测量电路,其特征在于,所述脉冲宽度测量方法包括:
控制输入控制器启动,使得待测脉冲信号、第一使能信号和时钟信号输入到所述输入控制器,从而使所述输入控制器根据所述第一使能信号和所述时钟信号实时生成第二使能信号,并将所述第二使能信号输入到第一测量链,通过多个所述第一锁存器确定所述第二使能信号的高电平的时间长度,得到第一脉宽结果;使得所述输入控制器实时利用所述第二使能信号提取所述待测脉冲信号中一个单脉冲信号,并将所述单脉冲信号输入到第二测量链,通过多个所述第二锁存器确定所述单脉冲信号的高电平的时间长度,得到第二脉宽结果;
根据所述第一脉宽结果和所述第二脉宽结果确定所述待测脉冲信号的脉冲宽度。
6.根据权利要求5所述的脉冲宽度测量方法,其特征在于,当测量控制器接收到所述第一测量链中最后一个所述第一锁存器输出的高电平信号,所述脉冲宽度测量方法还包括:所述测量控制器生成第一中断信号并发送给上位机,所述第一中断信号用于表征所述第一测量链的延时长度小于所述第二使能信号的高电平的时间长度。
7.根据权利要求5所述的脉冲宽度测量方法,其特征在于,当测量控制器接收到所述第二测量链中最后一个所述第二锁存器输出的高电平信号,所述脉冲宽度测量方法还包括:所述测量控制器生成第二中断信号并发送给上位机,所述第二中断信号用于表征所述单脉冲信号的高电平的时间长度大于所述第二测量链的延时长度。
8.根据权利要求5所述的脉冲宽度测量方法,其特征在于,所述待测脉冲信号的脉冲宽度通过如下公式得到:
其中,为所述待测脉冲信号的脉冲宽度,/>为所述第二使能信号的周期,R为所述第二使能信号的正占空比,a为所述第一脉宽结果,/>为所述第二脉宽结果。
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