CN203950131U - 一种基于fpga的高精度时间间隔测量装置 - Google Patents

一种基于fpga的高精度时间间隔测量装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种高精度的时间间隔测量装置，包括：HT-CC02粗计数模块、HT-FC04细计数模块、HT-LM550运算逻辑模块、HT-DD35编码解析模块；所述时间间隔测量装置将时间间隔的开始和停止信号分别连接到HT-CC02粗计数模块和HT-FC04细计数模块的开始和停止端口，所述的HT-FC04细计数模块的细时间编码端口连接HT-DD35编码解析模块的细时间解析端口，所述的HT-DD35编码解析模块的细时间计算端口连接HT-LM550运算逻辑模块的细时间端口，所述的HT-CC02粗计数模块的粗时间计算端口连接HT-LM550运算逻辑模块的粗时间端口。本实用新型采用通过各个模块硬件连接方式，进行时间间隔测量；并利用FPGA中的进位链构建整个延迟单元，以此计算精确的细时间数据。

Description

一种基于FPGA的高精度时间间隔测量装置
技术领域
本实用新型涉及时钟测量领域，具体涉及一种基于FPGA的高精度时间间隔测量装置。
背景技术
高精度时间数字转换器(time-to-digital converter,TDC)可以精确地将事件触发时间数字化，而高精度时间间隔测量技术对国民经济与国防建设意义重大，尤其是皮秒量级的测量技术更为重要。
它不仅在原子物理、天文实验、激光测距、定位定时、航天遥测遥控等方面，还在IC(Integrated Circuit)设计中的抖动测量、自动检测设备(Automatic Test Equipment，ATE)，以及通信中角度调制信号解调(Demodulation of Angle Modulated Signals)和数字示波器(DigitalOscilloscope)等领域有着广泛的应用。
延迟线测量原理如图1所示，量化时钟频率为f0，对应的周期T0＝1/f0，在待测脉冲上升沿计数器输出计数脉冲个数是M和N，T1，T2为待测脉冲上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔，则待测脉冲时间间隔Tx为：
Tx＝(N-M)·T0+T1-T2
目前，专用的时间数字转换器测量的精度非常高，然而成本高，动态测量范围有限，导致在需要高精度大范围的时间间隔测量场合应用起来具有一定的局限性。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于FPGA的高精度时间间隔测量装置，该装置是基于FPGA设计的TDC(高精度时间数字转换器)，采用延时链和细时间编码，具有测量精度高、测量范围灵活多变、成本低，应用范围广的优点。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种高精度的时间间隔测量装置，包括：HT-CC02粗计数模块、HT-FC04细计数模块、HT-LM550运算逻辑模块、HT-DD35编码解析模块；
所述时间间隔测量装置将时间间隔的开始和停止信号分别连接到HT-CC02粗计数模块和HT-FC04细计数模块的开始和停止端口，
所述的HT-FC04细计数模块的细时间编码端口连接HT-DD35编码解析模块的细时间解析端口，所述的HT-DD35编码解析模块的细时间计算端口连接HT-LM550运算逻辑模块的细时间端口，所述的HT-CC02粗计数模块的粗时间计算端口连接HT-LM550运算逻辑模块的粗时间端口。
通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用通过各个模块硬件连接方式，进行时间间隔测量；并利用FPGA中的进位链构建整个延迟单元，以此计算精确的细时间数据。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的延迟线测量原理图。
图2为本实用新型的原理框图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参照图2，一种高精度的时间间隔测量装置，由HT-CC02粗计数模块、HT-FC04细计数模块、HT-DD35编码解析模块、HT-LM550运算逻辑模块单元构成；
所述时间间隔测量装置将时间间隔的开始和停止信号分别连接到HT-CC02粗计数模块和HT-FC04细计数模块的开始和停止端口，
所述的HT-FC04细计数模块的细时间编码端口连接HT-DD35编码解析模块的细时间解析端口，所述的HT-DD35编码解析模块的细时间计算端口连接HT-LM550运算逻辑模块的细时间端口，所述的HT-CC02粗计数模块的粗时间计算端口连接HT-LM550运算逻辑模块的粗时间端口。
HT-CC02粗计数模块当收到开始脉冲信号后就启动粗计数器开始计数，等停止脉冲到来就停止计数，测量开始脉冲和停止脉冲之间的粗时间间隔信息。
HT-FC04细计数模块将开始脉冲和停止脉冲距离时钟上升沿的细时间间隔进行处理，得到开始脉冲和停止脉冲的时间编码信息。
HT-DD35编码解析模块将开始脉冲和停止脉冲的时间编码信息解析成精确的细时间信息。
HT-LM550运算逻辑模块利用开始脉冲和停止脉冲之间的粗时间间隔信息和开始脉冲和停止脉冲的精确的细时间信息，计算出开始脉冲和停止脉冲之间的精确的时间间隔信息。
本实用新型采用通过各个模块硬件连接方式，进行时间间隔测量；并利用FPGA中的进位链构建整个延迟单元，以此计算精确的细时间数据。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种高精度的时间间隔测量装置，其特征在于，包括：HT-CC02粗计数模块、HT-FC04细计数模块、HT-LM550运算逻辑模块、HT-DD35编码解析模块；
所述时间间隔测量装置将时间间隔的开始和停止信号分别连接到HT-CC02粗计数模块和HT-FC04细计数模块的开始和停止端口，
所述的HT-FC04细计数模块的细时间编码端口连接HT-DD35编码解析模块的细时间解析端口，所述的HT-DD35编码解析模块的细时间计算端口连接HT-LM550运算逻辑模块的细时间端口，所述的HT-CC02粗计数模块的粗时间计算端口连接HT-LM550运算逻辑模块的粗时间端口。
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