一種高分辨率時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計與實現(xiàn)

　　時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的原理和方法

　　TDC是時間測量的基本手段和常用技術(shù)，其測量原理是將攜帶時間信息的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(數(shù)字化)，從而完成時間信息的測量。目前，實現(xiàn)TDC的技術(shù)有時間放大、游標(biāo)卡尺、電流積分、計數(shù)器、延遲線等多種技術(shù)。利用延遲線法實現(xiàn)TDC電路采用的是帶鎖相環(huán)的抽頭延遲線，這種方法的好處在于節(jié)省電路資源，同時可以克服延遲線的變化，確保測量結(jié)果的穩(wěn)定。圖1顯示了鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)。

　　本文設(shè)計的TDC組要框架如圖2所示。該電路是以信號通過內(nèi)部門電路的傳播延遲來進(jìn)行高精度時間間隔測量的。它計算了在一定的時間間隔內(nèi)START測量信號在延時單元中通過反相器的個數(shù)，利用信號通過邏輯門的絕對時間延遲來精確量化時間間隔。該TDC電路利用了粗計數(shù)和細(xì)時間測量相結(jié)合的方法來完成一次測量。當(dāng)STOP信號有效時，STOP通道里面的寄存器就會記錄下STOP信號進(jìn)入TDC時START信號經(jīng)過反相器的個數(shù)。鎖存器里保存的數(shù)據(jù)將作為細(xì)時間測量部分的結(jié)果。START信號和STOP信號之間的參考時鐘有效沿的個數(shù)將作為粗值計數(shù)器的結(jié)果。對兩個測量結(jié)果進(jìn)行計算將完成一次時間間隔測量。這個測量結(jié)果存在較大的誤差，通常的處理方法是通過對TDC電路的校準(zhǔn)來補償由溫度和電壓變化而引起的誤差。校準(zhǔn)是通過測量一個和兩個參考時鐘的時鐘周期完成的。