CN220085253U - 一种多通道时间间隔计数器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多通道时间间隔计数器，包括多个与阻抗/电平调理模块相连接的通道、可变增益放大模块和时间电压转换模块；多个通道的输出端与阻抗/电平调理模块的输入端连接；阻抗/电平调理模块的输出端与可变增益放大模块的输入端连接；时间电压转换模块用于以任意一个通道为基准，能分别将除基准外的其他通道的信号到达时间与基准信号的到达时间之间的时间间隔转换为电压。本实用新型提出的多通道时间间隔计数器采用多通道的测量方式，通过阻抗/电平调理模块使得波形保持完整，适配输入信号的阻抗及增益，具有设计通用性、测量种类多、测量精度高且转换速度快的优点。

Description

一种多通道时间间隔计数器

技术领域

本实用新型涉及时间间隔计数器技术领域，具体而言，涉及一种多通道时间间隔计数器。

背景技术

时间间隔计数器是用于测量电信号的时间间隔的仪器，如用于精确测量两个物理事件的间隔时间，其不仅在原子核和粒子物理研究、引力波探测、地球动力学研究等基础研究领域有重要应用，同时广泛应用于诸如航空航天、深空通信、卫星导航、地质测绘、电力传输和科学计算等国防和国民经济建设方面。

时间间隔计数器主要由通道、脉冲计数器、以及为了进一步提高测量精度的快速积分电路、放大电路和A/D变换器等部分电路组成。以前间间隔计数器使用的A/D变换器，由于方案设计、芯片选型等方面的原因，当前时间间隔计数器的测量分辨率和测量精度较低，多采用FPGA或CPLD时钟计数的方式来测量，精度最高2ns，多个卫星时间同步时，对时间的精度要求较高，传统的时间间隔计数器的精度测量方式已不能满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多通道时间间隔计数器，以改善上述问题。为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种多通道时间间隔计数器，包括阻抗/电平调理模块、以及多个与阻抗/电平调理模块相连接的通道、可变增益放大模块，还包括与可变增益放大模块连接的时间电压转换模块；

多个通道的输出端与阻抗/电平调理模块的输入端连接；

所述阻抗/电平调理模块的输出端与可变增益放大模块的输入端连接，用于将输入的多个通道信号进行阻抗和共模电压的调理，目的是为了匹配后面放大器的共模输入电压和输入阻抗的要求；

所述可变增益放大模块的输出端与所述时间电压转换模块的输入端相连，用于将输入的多个通道信号进行放大，将信号进行放大为了后续的量化精度更高；

所述时间电压转换模块用于以任意一个通道为基准，能将除基准外的其他通道的信号到达时间与基准信号的到达时间之间的时间间隔转换为电压值。

优选地，所述时间电压转换模块的输出端与参数测量模块的输入端连接，所述参数测量模块用于对多个通道输出的电压进行参数测量，对电压进行量化并求出各个通道的时间间隔，并根据用户设定需求，计算出用户所需要两个通道间的时间间隔输出给显示模块。

优选地，还包括数据处理模块，数据处理模块的输入端与参数测量模块的输出端连接，数据处理模块用于对所述参数测量模块中的参数测量数据进行处理计算，并将参数测量模块输出的结果进行保存，数据处理模块的输出端与显示模块的输入端连接，显示模块用于接收数据处理信号并显示结果，并将显示结果对用户进行展示。

优选地，还包括主控模块，所述主控模块的输出端分别连接所述阻抗/电平调理模块、所述可变增益放大模块、所述时间电压转换模块、所述参数测量模块、所述数据处理模块和所述显示模块，用于控制阻抗/电平调理模块的阻抗匹配电路、控制可变增益放大模块的增益倍数、控制时间电压转换模块的参考通道、控制参数测量模块的时间间隔的个数、控制数据处理模块的输出的测量结果和控制显示模块的显示时间间隔结果。

优选地，所述时间电压转换模块包括时间转换电路和ADC转换电路。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型采用时间-电压转换技术，将时间间隔转换为电压的物理量，再通过AD采集量化后，计算出时间间隔，提高了时间测量的精度，精度可达1ps。

本实用新型采用多通道的测量方式，通过阻抗/电平调理模块使得波形保持完整，适配输入信号的阻抗及增益，具有设计通用性好、测量种类多、测量精度高且转换速度快的优点，并且所有设置、控制均在主控模块的控制操作下运行。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例中所述的多通道时间间隔计数器的结构组成示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例：

本实施例提供了一种多通道时间间隔计数器。

参见图1，图中示出了一种多通道时间间隔计数器，包括阻抗/电平调理模块、多个与阻抗/电平调理模块相连接的通道和可变增益放大模块，以及与可变增益放大模块连接的时间电压转换模块，在本实施方式中，时间电压转换模块采用高精度时间电压转换模块；

多个通道的输出端与阻抗/电平调理模块的输入端连接，阻抗/电平调理模块的输出端与可变增益放大模块的输入端连接，用于将输入的多个通道信号进行阻抗和共模电压的调理，目的是为了匹配后面放大器的共模输入电压和输入阻抗的要求；可变增益放大模块的输出端与时间电压转换模块的输入端相连，用于将输入的多个通道信号进行放大，将信号进行放大为了后续的量化精度更高；时间电压转换模块用于以任意一个通道为基准，能将除基准外的其他通道的信号到达时间与基准信号的到达时间之间的时间间隔分别转换为电压值，时间转换电路为将通道间时间间隔的物理量转换为电压物理量的电路。

进一步地，时间电压转换模块的输出端与参数测量模块的输入端连接，参数测量模块用于对多个通道输出的电压进行参数测量，对电压进行量化并求出各个通道的时间间隔，并根据用户设定需求，计算出用户所需要两个通道间的时间间隔输出给显示模块。

进一步地，还包括数据处理模块，数据处理模块的输入端与参数测量模块的输出端连接，数据处理模块用于对所述参数测量模块中的参数测量数据进行处理计算，并将参数测量模块输出的结果进行保存。

进一步地，数据处理模块的输出端与显示模块的输入端连接，所述显示模块用于接收数据处理信号并显示结果，并将显示结果对用户进行展示。

进一步地，还包括主控模块，所述主控模块的输出端分别连接所述阻抗/电平调理模块、所述可变增益放大模块、所述时间电压转换模块、所述参数测量模块、所述数据处理模块和所述显示模块，用于控制阻抗匹配电路的50欧姆阻抗/1M欧姆阻抗、控制可变增益放大模块的增益倍数、控制时间电压转换模块的参考通道、控制参数测量模块的时间间隔的个数、控制数据处理模块的输出的测量结果和控制显示模块的显示时间间隔结果。

进一步地，时间电压转换模块包括时间转换电路和ADC转换电路。

其工作流程如下：用计数器进行时间间隔测量时，至少有两个通道(也可以理解为N个通道)进行输入信号，输入的N个通道信号连接至阻抗/电平调理模块中进行进行阻抗和共模电压的调理，目的是为了匹配后面放大器的共模输入电压和输入阻抗的要求；阻抗/电平调理模块的输出端与可变增益放大模块的输入端连接，其中可变增益放大模块将输入的N路信号进行放大，目的是为了后续的量化精度更高；经过可变增益放大模块的信号输入至时间电压转换模块，时间电压转换模块能以任意通道为一个基准，能将除基准外的其他通道的信号到达时间与基准信号的到达时间之间的时间间隔分别转换为相应的电压值；时间电压转换模块的输出端与参数测量模块的输入端相连接，参数测量模块根据N个通道输出的电压，对电压进行量化并求出各个通道的时间间隔，并根据用户设定需求，计算出用户所需要两个通道间的时间间隔并输出给数据处理模块；数据处理模块对参数测量模块中的数据进行处理，输出待测的时间间隔数值，并将参数测量模块输出的结果进行保存，根据主控模块的控制输出需要显示的测量结果；数据处理模块的输出端与显示模块的输入端相连，其中显示模块是用于将计算的时间间隔在显示屏上显示出各个通道间的时间间隔给用户进行展示；主控模块的输出端分别与阻抗/电平调理模块、可变增益放大模块、时间电压转换模块、参数测量模块、数据处理模块和显示模块相连，在信号传输的过程中，主控模块可以控制阻抗匹配电路的50欧姆阻抗/1M欧姆阻抗、控制可变增益放大模块的增益倍数、控制时间电压转换模块的参考通道、控制参数测量模块输出时间间隔的个数以及控制显示模块显示时间间隔结果。

需要说明的是，本实用新型采用高精度时间-电压转换技术，将时间间隔转换为电压的物理量，再通过高精度的AD采集量化后，计算出时间间隔，提高了时间测量的精度，精度可达1ps；并采用多通道的测量方式，通过阻抗/电平调理模块使得波形保持完整，适配输入信号的阻抗及增益，具有设计通用性好、测量种类多、测量精度高且转换速度快的优点，并且所有设置、控制均在主控模块的控制操作下运行。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种多通道时间间隔计数器，包括阻抗/电平调理模块，其特征在于，还包括多个与阻抗/电平调理模块相连接的通道和可变增益放大模块，以及与可变增益放大模块连接的时间电压转换模块；

多个通道的输出端与阻抗/电平调理模块的输入端连接；

所述阻抗/电平调理模块的输出端与可变增益放大模块的输入端连接，用于将输入的多个通道信号进行阻抗和共模电压的调理；

所述可变增益放大模块的输出端与所述时间电压转换模块的输入端相连，用于将输入的多个通道信号进行放大；

所述时间电压转换模块用于以任意一个通道为基准，能将除基准外的其他通道的信号到达时间与基准信号的到达时间之间的时间间隔转换为电压值。

2.根据权利要求1所述的多通道时间间隔计数器，其特征在于，所述时间电压转换模块的输出端与参数测量模块的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的多通道时间间隔计数器，其特征在于，所述参数测量模块用于对多个通道输出的电压进行参数测量。

4.根据权利要求2所述的多通道时间间隔计数器，其特征在于，还包括数据处理模块，所述数据处理模块的输入端与所述参数测量模块的输出端连接，所述数据处理模块用于对所述参数测量模块中的参数测量数据进行处理计算，并将所述参数测量模块输出的结果进行保存。

5.根据权利要求4所述的多通道时间间隔计数器，其特征在于，所述数据处理模块的输出端与显示模块的输入端连接，所述显示模块用于接收数据处理信号并显示结果。

6.根据权利要求5所述的多通道时间间隔计数器，其特征在于，还包括主控模块，所述主控模块的输出端分别连接所述阻抗/电平调理模块、所述可变增益放大模块、所述时间电压转换模块、所述参数测量模块、所述数据处理模块和所述显示模块，用于控制阻抗/电平调理模块的阻抗匹配电路、控制可变增益放大模块的增益倍数、控制时间电压转换模块的参考通道、控制参数测量模块的时间间隔的个数、控制数据处理模块的输出的测量结果和控制显示模块的显示时间间隔结果。

7.根据权利要求1所述的多通道时间间隔计数器，其特征在于，所述时间电压转换模块包括时间转换电路和ADC转换电路。