文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.222793
中文引用格式: 劉琛昊,金革. 皮秒級多脈沖時(shí)間間隔大量程時(shí)間測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2022,48(10):108-112.
英文引用格式: Liu Chenhao,Jin Ge. A large range time measuring system study of picosecond multi-pulse time interval[J]. Application of Electronic Technique,2022,48(10):108-112.
0 引言
科學(xué)實(shí)驗(yàn)中許多信息是以時(shí)間信息方式存在于探測器的輸出信號中,典型的例子如飛行時(shí)間測量(Time of Flight,TOF):發(fā)射端發(fā)射信號到待測物體后,被反射回探測器,通過對往返時(shí)間間隔進(jìn)行分析,可以得到距離信息,而所測得時(shí)間精度也就決定了TOF系統(tǒng)的精度[1]。而時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器則是在時(shí)間分析中使用較多的測量手段[1-2]。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中,若存在多個(gè)待測物體,探測器會(huì)收到多個(gè)信號,需進(jìn)行多次測量,增加實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜度,且無形中增加實(shí)驗(yàn)成本。針對這一情況,本文設(shè)計(jì)了在一次測試中,一個(gè)“開始”信號可以對應(yīng)多個(gè)“停止”信號進(jìn)行測量的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
數(shù)字型時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換相對模擬型的轉(zhuǎn)換方法具有穩(wěn)定性高、調(diào)試方便等優(yōu)勢;而數(shù)字器件中FPGA相對ASIC具有制造周期短、成本低、調(diào)試方便等優(yōu)勢,同時(shí)是可編程的邏輯列陣,能夠有效地解決原有的器件門電路數(shù)較少的問題。它能夠滿足幾乎所有應(yīng)用門陣列和中小規(guī)模的集成電路,編程靈活同時(shí)開發(fā)方便,可以實(shí)現(xiàn)在線、實(shí)時(shí)驗(yàn)證的要求[3-4]。本文以FPGA為核心器件,根據(jù)TDC的基本原理,以實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔測量為最終目的搭建系統(tǒng),同時(shí)完成多脈沖時(shí)間間隔測量的功能,可以滿足實(shí)驗(yàn)中更多樣性的測量需求,也在其他高精度時(shí)間測量場合中具備應(yīng)用前景。
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作者信息:
劉琛昊1,金 革2
(1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 微電子學(xué)院,安徽 合肥230026;2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 近代物理系,安徽 合肥230026)