PL238759B1 - Method and the device for measuring individual time intervals - Google Patents
Method and the device for measuring individual time intervals Download PDFInfo
- Publication number
- PL238759B1 PL238759B1 PL423786A PL42378617A PL238759B1 PL 238759 B1 PL238759 B1 PL 238759B1 PL 423786 A PL423786 A PL 423786A PL 42378617 A PL42378617 A PL 42378617A PL 238759 B1 PL238759 B1 PL 238759B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- analog
- calculating
- inputs
- generator
- fed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003775 Density Functional Theory Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 102100040862 Dual specificity protein kinase CLK1 Human genes 0.000 description 2
- 102100040844 Dual specificity protein kinase CLK2 Human genes 0.000 description 2
- 101000749294 Homo sapiens Dual specificity protein kinase CLK1 Proteins 0.000 description 2
- 101000749291 Homo sapiens Dual specificity protein kinase CLK2 Proteins 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000005433 particle physics related processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
Abstract
Sposób pomiaru pojedynczych interwałów czasowych, w którym wzorcowy sygnał F próbkuje się przy pomocy dwóch przetworników analogowo-cyfrowych i jednocześnie przekształca się w układzie formującym impulsy do postaci przebiegu prostokątnego, który bramkuje się układem bramkującym i zlicza się impulsy w układzie licznika polega na tym, że zboczem, korzystnie zboczem narastającym, wejściowego sygnału START uruchamia się pierwszy startujący generator (104) generujący pierwszy sygnał próbkujący FS1, którym taktuje się pierwszy przetwornik analogowo-cyfrowy (102), z którego wyniki przetwarzania podaje się do pierwszego układu DFT (103) wyliczającego dyskretną transformatę Fouriera, po czym indeks L1 najwyższego prążka, jego fazę φ(L1) i amplitudę A(L1) oraz amplitudy górnego prążka bocznego A(L1+1), a także dolnego prążka bocznego A(L1-1) przekazuje się do układu wyliczającego (112), jednocześnie zboczem, korzystnie zboczem opadającym, wejściowego sygnału STOP uruchamia się drugi szybko startujący generator (105) generujący drugi sygnał próbkujący FS2, którym taktuje się drugi przetwornik analogowo-cyfrowy (106) z którego wyniki przetwarzania podaje się do drugiego układu DFT (107) wyliczającego dyskretną transformatę Fouriera, po czym indeks L2 najwyższego prążka, jego fazę φ(L2) i amplitudę A(L2) oraz amplitudy górnego prążka bocznego A(L2+1) a także dolnego prążka bocznego A(L2-1) przekazuje się do układu wyliczającego (112), do którego jednocześnie wprowadza się liczbę zliczonych impulsów Ng z licznika (111). Urządzenie do pomiaru pojedynczych interwałów czasowych, które posiada generator wzorcowy, którego wyjście połączone jest z wejściami przetworników analogowo-cyfrowych i układem formującym impulsy, z którego wyjście połączone jest z licznikiem poprzez układ bramkujący charakteryzuje się tym, że wyjście pierwszego generatora (104) doprowadzone jest do wejścia taktującego pierwszego przetwornika analogowo-cyfrowego (102), którego wyjścia połączone są z wejściami układu DFT (103) wyliczającego dyskretną transformatę Fouriera, którego wyjścia doprowadzone są do pierwszych wejść układu wyliczającego (112), korzystnie mikrokontrolera, jednocześnie wyjście drugiego generatora (105) doprowadzone jest do wejścia taktującego drugiego przetwornika analogowo-cyfrowego (106) a którego wyjścia połączone są z wejściami układu DFT (107) wyliczającego dyskretną transformatę Fouriera, którego wyjścia doprowadzone są do drugich wejść układu wyliczającego (112), korzystnie mikrokontrolera.The method of measuring single time intervals, in which the standard signal F is sampled using two analog-to-digital converters and simultaneously transformed in the pulse forming system into a square wave, which is gated with a gating system and the pulses are counted in the counter system, is as follows: the edge, preferably the rising edge, of the input START signal activates the first starting generator (104) generating the first sampling signal FS1, which clocks the first analog-to-digital converter (102), from which the processing results are fed to the first DFT system (103) calculating the discrete Fourier transform, then the index L1 of the highest band, its phase φ(L1) and amplitude A(L1) and the amplitudes of the upper side band A(L1+1) and the lower side band A(L1-1) are transferred to the calculating system (112), at the same time, the edge, preferably the falling edge, of the input STOP signal activates the second fast-starting generator (105), generating the second sampling signal FS2, which is clocked by the second analog-to-digital converter (106), from which the processing results are fed to the second DFT system (107) calculating the discrete Fourier transform, then the L2 index of the highest band, its phase φ(L2) and amplitude A(L2) and the amplitudes of the upper side band A(L2+1) and the lower side band A(L2-1) are transferred to the calculating system (112), to which the number of counted pulses Ng from the counter (111) is simultaneously introduced. A device for measuring single time intervals, which has a standard generator, the output of which is connected to the inputs of analog-to-digital converters and a pulse forming system, the output of which is connected to the counter through a gating system, is characterized in that the output of the first generator (104) is fed to the clocking input of the first analog-to-digital converter (102), whose outputs are connected to the inputs of the DFT circuit (103) calculating the discrete Fourier transform, whose outputs are connected to the first inputs of the calculating circuit (112), preferably a microcontroller, and at the same time the output of the second generator (105 ) is fed to the clocking input of the second analog-to-digital converter (106) and whose outputs are connected to the inputs of the DFT circuit (107) calculating the discrete Fourier transform, the outputs of which are fed to the second inputs of the calculating circuit (112), preferably a microcontroller.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do pomiaru pojedynczych interwałów czasowych. Metoda może posłużyć do budowy miernika pojedynczych interwałów czasowych, a urządzenie może znaleźć zastosowanie w takich dziedzinach jak pomiary odległości, pomiary czasu przelotu sygnału przez medium, komunikacja czy fizyka cząstek elementarnych.The present invention relates to a method and device for measuring single time intervals. The method can be used to build a single time interval meter, and the device can be used in areas such as distance measurements, measurement of the time of signal flight through a medium, communication or particle physics.
Metody i urządzenia do pomiaru pojedynczych interwałów czasowych są znane. Najprostszym sposobem takiego pomiaru jest bramkowanie mierzonym impulsem licznika, na którego wejście zliczające podawany jest wzorcowy sygnał zegarowy. Jego największym ograniczeniem jest związanie rozdzielczości i czułości pomiaru z okresem sygnału wzorcowego, co uniemożliwia pomiar bardzo krótkich interwałów (rzędu pikosekund) i utrudnia pomiar nieco dłuższych interwałów (rzędu nanosekund), z powodu konieczności zastosowania bardzo szybkich liczników.Methods and devices for measuring single time intervals are known. The simplest method of such measurement is gating with the measured pulse of the counter, to which the counting input is fed a standard clock signal. Its greatest limitation is the relationship between the resolution and sensitivity of the measurement with the reference signal period, which makes it impossible to measure very short intervals (picoseconds) and makes it difficult to measure slightly longer intervals (nanoseconds) due to the need to use very fast counters.
W tej samej nocie aplikacyjnej została również opisana metoda poprawy rozdzielczości pomiaru wykorzystująca cyfrową interpolację bazującą na dwóch sygnałach noniuszowych generowanych przez szybko startujące oscylatory zachowujące początkową fazę. Ta metoda stosowana w przyrządach pomiarowych umożliwia uzyskanie rozdzielczości rzędu dziesiątek pikosekund ale jest wrażliwa na parametry wykorzystywanych oscylatorów i skomplikowana w implementacji, przez co nie można tej metody zastosować w prostszych urządzeniach lub jako dodatkową funkcję urządzenia.The same application note also describes a method of improving the measurement resolution using digital interpolation based on two vernier signals generated by fast-starting oscillators that keep the initial phase. This method used in measuring instruments allows to obtain a resolution of the order of tens of picoseconds, but is sensitive to the parameters of the oscillators used and is complicated to implement, so that this method cannot be used in simpler devices or as an additional function of the device.
W artykule „Time interval measurement module implemented in SoC FPGA device” (INTL JOURNAL OF ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATIONS, 2016, VOL. 62, NO. 3, PP. 237-246) autorstwa G. Grzędy i R. Szpleta opisano urządzenie do pomiaru interwałów z rozdzielczością pikosekundową, w którym zastosowano metodę łączącą zliczanie impulsów z dwustopniową interpolacją za pomocą cyfrowych linii opóźniających zbudowanych z szeregowo połączonych bramek.The article "Time interval measurement module implemented in SoC FPGA device" (INTL JOURNAL OF ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATIONS, 2016, VOL. 62, NO. 3, PP. 237-246) by G. Grzęda and R. Szplet describes a device for measuring intervals with picosecond resolution, which uses a method combining pulse counting with two-stage interpolation using digital delay lines made of series connected gates.
W europejskim opisie patentowym EP3059857A1 i amerykańskim opisie patentowym US4569599A zaprezentowano sposób pomiaru interwału, gdzie następuje zamiana interwału na amplitudę, najczęściej przez ładowanie kondensatora stałym prądem przez czas trwania pomiędzy impulsem Start i impulsem Stop. Metoda ta pozwala na uzyskanie rozdzielczości rzędu dziesiątek pikosekund. Jej odmianą jest metoda podobna do przetwarzania analogowo-cyfrowego napięcia z podwójnym całkowaniem opisana przez S. Henzlera w „Time-To-Digital Converters” (Springer, 2010, strony 10-11).In European patent EP3059857A1 and US patent US4569599A, a method of measuring an interval is presented, where the interval is converted into an amplitude, most often by charging the capacitor with a constant current for the duration between the start pulse and the stop pulse. This method allows to obtain a resolution of the order of tens of picoseconds. Its variation is a method similar to the analog-to-digital voltage conversion with double integration described by S. Henzler in "Time-To-Digital Converters" (Springer, 2010, pp. 10-11).
W innym opisie patentowym WO0169328A2 wykorzystano dwa szybko startujące generatory uruchamiane sygnałami Start i Stop, i liczniki zliczające impulsy z tych generatorów. Rozdzielczość tej metody zależy od większej z częstotliwości sygnałów generowanych przez dwa generatory szybko startujące.Another patent, WO0169328A2, uses two fast starting generators activated by the Start and Stop signals, and counters counting the pulses from these generators. The resolution of this method depends on the higher frequency of the signals generated by the two quick-start generators.
Inną metodę opisali M. Lampton i R. Raffani w artykule „A high-speed wide dynamic range time-to-digital converter (Review of Scientific Instruments, 1994, Vol. 65, No. 10, pp. 3577-3584). Polega ona na spróbkowaniu 4 sinusoidalnych sygnałów wzorcowych, tworzących dwie pary kwadraturowe, w dwóch momentach czasowych, gdy pojawią się aktywne zbocza sygnałów Start i Stop, i wyliczeniu na podstawie zebranych 8 próbek długości trwania impulsu. Ograniczeniem tej metody jest konieczność przetworzenia analogowo-cyfrowego próbek odpowiadających aktywnemu zboczu sygnału Start zanim pojawi się aktywne zbocze sygnału Stop i wynikający z tego minimalny czas trwania mierzonego impulsu.Another method was described by M. Lampton and R. Raffani in the article "A high-speed wide dynamic range time-to-digital converter (Review of Scientific Instruments, 1994, Vol. 65, No. 10, pp. 3577-3584). It consists in sampling 4 sinusoidal reference signals, forming two quadrature pairs, at two times when the active edges of the Start and Stop signals appear, and calculating the pulse duration on the basis of the collected 8 samples. The limitation of this method is the need to convert the analog-to-digital samples corresponding to the active edge of the Start signal before the active edge of the Stop signal and the resulting minimum duration of the measured pulse occur.
Ponadto w amerykańskich opisach patentowych US7629915B2 i US8174293B2 przedstawiono powszechnie wykorzystywaną metodę pomiaru, szczególnie krótkich interwałów czasowych przy pomocy kaskady szeregowo połączonych bramek, przez które propaguje mierzony impuls, których stan zostaje zapamiętany w przerzutnikach.In addition, US patents US7629915B2 and US8174293B2 disclose a commonly used method of measuring, especially short time intervals, by means of a cascade of series connected gates through which the measured pulse propagates, the state of which is stored in flip-flops.
Znany jest sposób pomiaru pojedynczych interwałów czasowych, w którym wzorcowy sygnał F próbkuje się przy pomocy dwóch przetworników analogowo-cyfrowych i jednocześnie przekształca się w układzie formującym impulsy do postaci przebiegu prostokątnego, który bramkuje się układem bramkującym i zlicza się impulsy w układzie licznika.There is a known method of measuring single time intervals, in which the standard signal F is sampled by means of two analog-to-digital converters and at the same time transformed in the pulse forming circuit into a square wave which is gated by a gating circuit and the pulses are counted in a counter circuit.
Znane jest urządzenie do pomiaru pojedynczych interwałów czasowych, które posiada generator wzorcowy, którego wyjście połączone jest z wejściami przetworników analogowo-cyfrowych i układem formującym impulsy, z którego wyjście połączone jest z licznikiem poprzez układ bramkujący.A device for measuring single time intervals is known, which has a reference generator whose output is connected to the inputs of analog-to-digital converters and a pulse forming circuit, the output of which is connected to a meter through a gating circuit.
Ponadto z literatury patentowej, z publikacji US9748967B1 znany jest sposób poprawy uśredniania sygnału o małym SNR i urządzenie do pomiaru interwałów czasowych, w których sygnał wejściowy doprowadza się do przetwornika analogowo-cyfrowego (20), a następnie do modułu (22) obliczającego dyskretną transformację Fouriera, przy czym moduły te są traktowane sygnałem zegarowym (26A).Moreover, from the patent literature, from the publication US9748967B1, there is known a method of improving the averaging of a signal with small SNR and a device for measuring the time intervals in which the input signal is fed to an analog-to-digital converter (20), and then to a module (22) that calculates the discrete Fourier transform. wherein the modules are treated with a clock signal (26A).
PL 238 759 B1PL 238 759 B1
W publikacji US2016049949A1 ujawniono sposób kalibracji przetworników pracujących z przelotem i urządzenie, w którym zastosowano szereg współpracujących przetworników analogowo-cyfrowych (ADAC-1 .‘..ADC-n) (opis [0032]: „The ADC 100 comprises at least n ADCs 102-1 through 102-n”).Publication US2016049949A1 discloses a method of calibrating through-hole transducers and a device that uses a series of cooperating analog-to-digital converters (ADAC-1. '.. ADC-n) (description [0032]: "The ADC 100 comprises at least n ADCs 102). -1 through 102-n ”).
Sposób według wynalazku polega na tym, że zboczem, korzystnie zboczem narastającym, wejściowego sygnału START uruchamia się pierwszy szybko startujący generator generujący pierwszy sygnał próbkujący FS1, którym taktuje się pierwszy przetwornik analogowo-cyfrowy, z którego wyniki przetwarzania podaje się do pierwszego układu DFT wyliczającego dyskretną transformatę Fouriera, po czym indeks L1 najwyższego prążka, jego fazę φ^1) i amplitudę A(L1) oraz amplitudy górnego prążka bocznego A(L1 + 1), a także dolnego prążka bocznego A(L1-1) przekazuje się do układu wyliczającego, jednocześnie zboczem, korzystnie zboczem opadającym, wejściowego sygnału STOP uruchamia się drugi szybko startujący generator generujący drugi sygnał próbkujący FS2, którym taktuje się drugi przetwornik analogowo-cyfrowy, z którego wyniki przetwarzania podaje się do drugiego układu DFT wyliczającego dyskretną transformatę Fouriera, po czym indeks L2 najwyższego prążka, jego fazę φ(L2) i amplitudę A(L2) oraz amplitudy górnego prążka bocznego A(L2+1), a także dolnego prążka bocznego A(L2-1) przekazuje się do układu wyliczającego, do którego jednocześnie wprowadza się liczbę zliczonych impulsów Ng z licznika.The method according to the invention consists in starting the first fast-starting generator generating the first sampling signal FS1, which is used to clock the first analog-to-digital converter, from which the processing results are fed to the first DFT circuit calculating the discrete Fourier transform, then the L1 index of the highest fringe, its phase φ ^ 1) and the amplitude A (L1) and the amplitude of the upper side fringe A (L1 + 1), and the lower side fringe A (L1-1) are transferred to the computing system at the same time, by the edge, preferably the falling edge, of the input STOP signal, the second fast-starting generator generating the second sampling signal FS2 is started, which is used to clock the second analog-to-digital converter, from which the processing results are fed to the second DFT system calculating the discrete Fourier transform, and then the index L2 of the highest fringe, its phase φ (L2) and amplitude A (L2) and amplitude g The upper side A-fringe (L2 + 1), as well as the lower side A-fringe (L2-1) are transferred to the calculating system, to which the number of counted pulses Ng from the counter is simultaneously entered.
Urządzenie do pomiaru pojedynczych interwałów czasowych według wynalazku charakteryzuje się tym, że wyjście pierwszego szybko startującego generatora doprowadzone jest do wejścia taktującego pierwszego przetwornika analogowo-cyfrowego, a którego wyjścia połączone są z wejściami układu DFT wyliczającego dyskretną transformatę Fouriera, którego wyjścia doprowadzone są do pierwszych wejść układu wyliczającego, korzystnie mikrokontrolera, jednocześnie wyjście drugiego szybko startującego generatora doprowadzone jest do wejścia taktującego drugiego przetwornika analogowo-cyfrowego, a którego wyjścia połączone są z wejściami układu DFT wyliczającego dyskretną transformatę Fouriera, którego wyjścia doprowadzone są do drugich wejść układu wyliczającego, korzystnie mikrokontrolera.The device for measuring single time intervals according to the invention is characterized in that the output of the first fast-starting generator is connected to the clock input of the first analog-to-digital converter, the outputs of which are connected to the inputs of the DFT circuit calculating the discrete Fourier transform, the outputs of which are connected to the first inputs. of the calculator, preferably a microcontroller, at the same time the output of the second fast-starting generator is connected to the clock input of the second analog-to-digital converter, and the outputs of which are connected to the inputs of the DFT circuit calculating the discrete Fourier transform, the outputs of which are fed to the second inputs of the calculator, preferably the microcontroller.
Przedmiot wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia, Fig. 2 przebiegi czasowe w urządzeniu.The subject of the invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of the device, Fig. 2 the waveforms in the device.
Mierzony jest interwał czasu Tm pomiędzy narastającym zboczem sygnału START i opadającym zboczem sygnału STOP. Sygnały START i STOP pełnią role sygnałów wyzwalających (startujących) szybko startujące generatory (104) i (105) oraz sygnałów sterujących układem bramkującym (108).The time interval Tm is measured between the leading edge of the START signal and the falling edge of the STOP signal. The START and STOP signals play the role of triggering (starting) signals for the quick-starting generators (104) and (105) and the gating system control signals (108).
Szybko startujące generatory (104) i (105), korzystnie zbudowane w oparciu o bramki bez oscylatorów kwarcowych, są przed pomiarem zatrzymane w znanym stanie. Generator (104) rozpoczyna wytwarzać sygnał zegarowy FS1 po wystąpieniu narastającego zbocza mierzonego impulsu a generator (105) rozpoczyna wytwarzać sygnał zegarowy FS2 po wystąpieniu opadającego zbocza mierzonego impulsu. Częstotliwości sygnałów zegarowych FS1 i FS2 nie muszą być dokładnie ustalone, ani znane, ale korzystnie powinny być z pewnego zakresu częstotliwości i powinny mieć jak największą stałość krótkoterminową częstotliwości.Rapidly starting generators (104) and (105), preferably based on gates without crystal oscillators, are stopped in a known state prior to measurement. The generator (104) begins to produce the FS1 clock signal after the rising edge of the measured pulse has occurred and the generator (105) starts to produce the FS2 clock signal after the falling edge of the measured pulse has occurred. The frequencies of the FS1 and FS2 clock signals do not need to be precisely determined or known, but should preferably be within a certain frequency range and should have the greatest possible short-term frequency constancy.
Sygnały zegarowe FS1 i FS2 podawane są na wejścia zegarowe, odpowiednio CLK1 przetwornika A/C (102) i CLK2 przetwornika A/C (106). Przetworniki A/C (102) i (106) próbkują sygnał wzorcowy F, korzystnie sinusoidalny, wytwarzany przez generator wzorcowy (101), korzystnie stabilizowany termicznie generator sinusoidalny o dużej czystości widmowej. Częstotliwość sygnału generatora (101) musi być znana.The clock signals FS1 and FS2 are fed to the clock inputs, respectively CLK1 of the A / C converter (102) and CLK2 of the A / D converter (106). The A / D converters (102) and (106) sample the reference signal F, preferably sinusoidal, produced by the reference generator (101), preferably a thermally stabilized sinusoidal generator with high spectral purity. The frequency of the generator signal (101) must be known.
Seria N1 próbek z przetwornika A/C (102) jest zapamiętywana i przetwarzana w bloku DFT (103), korzystnie zbudowanego w oparciu o procesor sygnałowy, mikroprocesor lub układy logiki programowalnej. Blok DFT (103) oblicza na podstawie zebranej serii N1 próbek i przekazuje do układu wyliczającego (112), korzystnie mikroprocesorowego, amplitudę A(L1), fazę φ(L1) i numer L1 punktu widma dyskretnego o największej amplitudzie oraz amplitudy dwóch punktów sąsiednich A(L1-1) i A(L1+1).The series N1 of samples from the A / D converter (102) is stored and processed in a DFT (103), preferably based on a signal processor, microprocessor or programmable logic circuits. The DFT block (103) calculates from the collected series N1 samples and transmits to the calculator (112), preferably a microprocessor, the amplitude A (L1), phase φ (L1) and the number L1 of the discrete spectrum point with the greatest amplitude and the amplitude of two adjacent points A (L1-1) and A (L1 + 1).
Seria N2 próbek z przetwornika A/C (106) jest zapamiętywana i przetwarzana w bloku DFT (107), korzystnie zbudowanego w oparciu o procesor sygnałowy, mikroprocesor lub układy logiki programowalnej. Blok DFT (107) oblicza na podstawie zebranej serii N2 próbek i przekazuje do układu wyliczającego (112), korzystnie mikroprocesorowego, amplitudę A(L2), fazę φ(L2) i numer L2 punktu widma dyskretnego o największej amplitudzie oraz amplitudy dwóch punktów sąsiednich A(L2-1) i A(L2+1).The series N2 of samples from the A / D converter (106) is stored and processed in a DFT (107), preferably based on a signal processor, microprocessor or programmable logic circuits. The DFT block (107) calculates on the basis of the collected series N2 samples and transmits to the calculating system (112), preferably a microprocessor, the amplitude A (L2), phase φ (L2) and the number L2 of the discrete spectrum point with the greatest amplitude and the amplitude of two adjacent points A (L2-1) and A (L2 + 1).
Sygnały START i STOP są równocześnie podawane na wejścia układu bramkującego (108), korzystnie przerzutnika. Narastające zbocze sygnału START ustawia na wyjściu TG układu bramkująThe START and STOP signals are simultaneously applied to the inputs of a gating device (108), preferably a flip-flop. The rising edge of the START signal sets the gate at the TG output of the gate
PL 238 759 Β1 cego (108) stan aktywny, a zbocze opadające sygnału STOP ustawia na wyjściu TG układu bramkującego stan nieaktywny. Wyjściowy sygnał TG układu bramkującego (108) jest podawany na jedno z wejść bramki (110), korzystnie AND. Sygnał z generatora (101) jest zamieniany przez układ formujący UF (109) na sygnał cyfrowy, który jest podawany na drugie wejście bramki (110). Licznik CNT (111) zlicza Ng impulsów sygnału wyjściowego z bramki (110).PL 238 759 Β1cegating (108) the active state, and the falling edge of the STOP signal sets the gate to inactive state at the gate's TG output. The output signal TG of the gate circuit (108) is applied to one of the inputs of the gate (110), preferably AND. The signal from the generator (101) is converted by the UF (109) into a digital signal which is fed to the second input of the gate (110). The CNT counter (111) counts Ng of pulses output from the gate (110).
Całkowity czas trwania mierzonego interwału czasowego Tm, równy czasowi trwania impulsu bramkującego TG, jest równy sumie 3 czasów Fig. 2:The total duration of the measured time interval T m, equal to the duration of the gating pulse TG, is equal to the sum of 3 times Fig. 2:
= TG = Tp+(NG-COR)'TF-To gdzie:= TG = T p + (N G -COR) 'T F -T o where:
Tp - czas pierwszego, niepełnego okresu sygnału generatora (101),T p - time of the first, incomplete period of the generator signal (101),
Ng - liczba impulsów zliczona przez licznik (111),Ng - number of pulses counted by the counter (111),
COR - korekta liczby impulsów zliczonych przez licznik (111),COR - correction of the number of pulses counted by the counter (111),
Tf - okres sygnału generatora (101),Tf - generator signal period (101),
To - czas ostatniego, niepełnego okresu sygnału generatora (101).To - the time of the last, incomplete period of the generator signal (101).
Układ wyliczający (112) na podstawie amplitudy A(L1), fazy φ(ί1) i numeru L1 punktu widma dyskretnego o największej amplitudzie oraz amplitudy dwóch punktów sąsiednich A(L1-1) i A(L1 + 1) wylicza fazę φ1 sygnału z generatora (101), która odpowiada momentowi startu generatora szybko startującego (104). Aby wyliczyć fazę φ1 należy najpierw wyliczyć częstotliwość sygnału zegarowego CLK1 wytwarzanego przez szybko startujący generator (104), korzystnie za pomocą metody Interpolowanej DFT.The calculator (112), based on the amplitude A (L1), phase φ (ί1) and the number L1 of the discrete spectrum point with the largest amplitude, and the amplitude of two neighboring points A (L1-1) and A (L1 + 1), calculates the phase φ1 of the signal from generator (101) which corresponds to the starting point of the quick start generator (104). To calculate the phase φ1, the frequency of the clock signal CLK1 produced by the fast starting generator (104) must first be calculated, preferably by the interpolated DFT method.
Analogicznie układ wyliczający (112) na podstawie amplitudy A(L2), fazy φ(ί2) i numeru L2 punktu widma dyskretnego o największej amplitudzie oraz amplitudy dwóch punktów sąsiednich A(L2-1) i A(L2+1) wylicza fazę φ2 sygnału z generatora (101), która odpowiada momentowi startu generatora szybko startującego (105). Aby wyliczyć fazę φ2 należy najpierw wyliczyć częstotliwość sygnału zegarowego CLK2 wytwarzanego przez szybko startujący generator (105), korzystnie za pomocą metody Interpolowanej DFT.Similarly, the calculating system (112), based on the amplitude A (L2), phase φ (ί2) and the number L2 of the discrete point of the largest amplitude and the amplitude of two neighboring points A (L2-1) and A (L2 + 1), calculates the phase φ2 of the signal from a generator (101) which corresponds to the starting point of the quick start generator (105). In order to calculate the phase φ2, one must first calculate the frequency of the clock signal CLK2 produced by the fast starting generator (105), preferably by the interpolated DFT method.
Czas pierwszego TP i ostatniego To niepełnego okresu wyliczane są razem:The time of the first T P and the last T of an incomplete period are calculated together:
T +T = — ·Τ ” ł° 2^ CLS gdzie Δφ to znormalizowana różnica faz φ2 i φ1.T + T = - · Τ the "L ° 2 R CLS where Δφ is the normalized phase difference φ2 and φ1.
Znormalizowana różnica faz Δφ i korekta COR liczby impulsów zliczonych przez licznik (111) są wyliczane w następujący sposób:The normalized phase difference Δφ and the COR correction of the number of pulses counted by the counter (111) are calculated as follows:
f gdy φ2>φΙf when φ2> φΙ
Δφ - <Δφ - <
gdy φ2<φ\when φ2 <φ \
COR = gdy φ2 > φΐ gdy φ2 <COR = when φ2> φΐ when φ2 <
Układ wyliczający (112) steruje pracą całego układu za pomocą sygnału RST, który gdy jest aktywny między pomiarami zeruje licznik (111), zatrzymuje w ustalonym stanie szybko startujące generator) (104) i (106) oraz ustawia układ bramkujący (108) w taki sposób, że na jego wyjściu TG jest stan nieaktywny (patrz Fig. 2). Po rozpoczęciu pomiaru stan sygnału RST zmienia się na nieaktywny.The calculator (112) controls the operation of the entire system by means of the RST signal, which, when active between measurements, resets the counter (111), stops the rapidly starting generator) (104) and (106) in a steady state and sets the gating circuit (108) in such a manner. the way that its output TG is inactive (see Fig. 2). After starting the measurement, the state of the RST signal changes to inactive.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL423786A PL238759B1 (en) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Method and the device for measuring individual time intervals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL423786A PL238759B1 (en) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Method and the device for measuring individual time intervals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL423786A1 PL423786A1 (en) | 2019-06-17 |
| PL238759B1 true PL238759B1 (en) | 2021-10-04 |
Family
ID=66809713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL423786A PL238759B1 (en) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Method and the device for measuring individual time intervals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL238759B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120242520A1 (en) * | 2009-12-11 | 2012-09-27 | Hidemi Noguchi | A/d conversion device and compensation control method for a/d conversion device |
| US20130314261A1 (en) * | 2010-09-08 | 2013-11-28 | Broadcom Corporation | Digital Correction Techniques for Data Converters |
| US9209825B1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-12-08 | Marvell International Ltd. | Methods for sampling time skew compensation in time-interleaved analog to digital converters |
| US20160049949A1 (en) * | 2012-09-05 | 2016-02-18 | IQ-Analog Corporation | N-Path Interleaving Analog-to-Digital Converter (ADC) with Offset gain and Timing Mismatch Calibration |
| US9748967B1 (en) * | 2017-03-02 | 2017-08-29 | Guzik Technical Enterprises | Periodic signal averaging with a time interleaving analog to digital converter |
-
2017
- 2017-12-08 PL PL423786A patent/PL238759B1/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120242520A1 (en) * | 2009-12-11 | 2012-09-27 | Hidemi Noguchi | A/d conversion device and compensation control method for a/d conversion device |
| US20130314261A1 (en) * | 2010-09-08 | 2013-11-28 | Broadcom Corporation | Digital Correction Techniques for Data Converters |
| US20160049949A1 (en) * | 2012-09-05 | 2016-02-18 | IQ-Analog Corporation | N-Path Interleaving Analog-to-Digital Converter (ADC) with Offset gain and Timing Mismatch Calibration |
| US9209825B1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-12-08 | Marvell International Ltd. | Methods for sampling time skew compensation in time-interleaved analog to digital converters |
| US9748967B1 (en) * | 2017-03-02 | 2017-08-29 | Guzik Technical Enterprises | Periodic signal averaging with a time interleaving analog to digital converter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL423786A1 (en) | 2019-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5559142B2 (en) | Phase measuring device and frequency measuring device | |
| CN108061848B (en) | method and system for measuring additive carry chain delay based on FPGA | |
| CA2550464C (en) | High resolution time interval measurement apparatus and method | |
| Keränen et al. | A wide range, 4.2 ps (rms) precision CMOS TDC with cyclic interpolators based on switched-frequency ring oscillators | |
| US8664994B1 (en) | System to generate a predetermined fractional period time delay | |
| US7746058B2 (en) | Sequential equivalent—time sampling with an asynchronous reference clock | |
| Chaberski et al. | Comparison of interpolators used for time-interval measurement systems based on multiple-tapped delay line | |
| Choo et al. | A 0.02 mm 2 fully synthesizable period-jitter sensor using stochastic TDC without reference clock and calibration in 10nm CMOS technology | |
| Kobayashi et al. | Fine time resolution TDC architectures-integral and delta-sigma types | |
| Zhijian et al. | The application of random equivalent sampling in acquisition system with 5Gsps real-time sampling | |
| PL238759B1 (en) | Method and the device for measuring individual time intervals | |
| Abbas et al. | A 23ps resolution Time-to-Digital converter implemented on low-cost FPGA platform | |
| Zieliński et al. | Accumulated jitter measurement of standard clock oscillators | |
| Parsakordasiabi et al. | A survey on FPGA-based high-resolution TDCs | |
| PL238760B1 (en) | Method and the device for measuring time intervals | |
| Wang et al. | A time and frequency measurement method based on delay-chain technique | |
| Das et al. | An accurate fractional period delay generation system | |
| Tamborini et al. | Multichannel low power time-to-digital converter card with 21 ps precision and full scale range up to 10 μs | |
| US20190286065A1 (en) | Range finding device | |
| Abramzon et al. | Scalable circuits for supply noise measurement | |
| Teodorescu et al. | Improving time measurement precision in embedded systems with a hybrid measuring method | |
| Kim | On-chip measurement of jitter transfer and supply sensitivity of PLL/DLLs | |
| RU2591742C1 (en) | Method of measuring frequency of harmonic signal and device therefor | |
| Panek et al. | Event timing device providing subpicosecond precision | |
| Kalashnikov | Waveform measurement using synchronous digital averaging: Design principles of accurate instruments |