设计应用

皮秒级多脉冲时间间隔大量程时间测量系统设计

作者:刘琛昊1,金 革2
发布日期:2022-10-12
来源:2022年电子技术应用第10期

0 引言

    科学实验中许多信息是以时间信息方式存在于探测器的输出信号中,典型的例子如飞行时间测量(Time of Flight,TOF):发射端发射信号到待测物体后,被反射回探测器,通过对往返时间间隔进行分析,可以得到距离信息,而所测得时间精度也就决定了TOF系统的精度[1]。而时间数字转换器则是在时间分析中使用较多的测量手段[1-2]。在传统的实验中,若存在多个待测物体,探测器会收到多个信号,需进行多次测量,增加实验的复杂度,且无形中增加实验成本。针对这一情况,本文设计了在一次测试中,一个“开始”信号可以对应多个“停止”信号进行测量的时间数字转换系统。

    数字型时间数字转换相对模拟型的转换方法具有稳定性高、调试方便等优势;而数字器件中FPGA相对ASIC具有制造周期短、成本低、调试方便等优势,同时是可编程的逻辑列阵,能够有效地解决原有的器件门电路数较少的问题。它能够满足几乎所有应用门阵列和中小规模的集成电路,编程灵活同时开发方便,可以实现在线、实时验证的要求[3-4]。本文以FPGA为核心器件,根据TDC的基本原理,以实现时间间隔测量为最终目的搭建系统,同时完成多脉冲时间间隔测量的功能,可以满足实验中更多样性的测量需求,也在其他高精度时间测量场合中具备应用前景。




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作者信息:

刘琛昊1,金  革2

(1.中国科学技术大学 微电子学院,安徽 合肥230026;2.中国科学技术大学 近代物理系,安徽 合肥230026)




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