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基于飛行時間法的納秒量級時間間隔測量系統(tǒng)研制

作者: 時間:2009-04-29 來源:網絡 收藏

⑥分辨率調整模式:通過軟件對分辨率進行石英準確性調整。

⑦有四個端口用來測量電阻、電容和電感。測量輸入的邊緣靈敏性是可調的。

⑧有效的內置16位運算器,測量結果可以被校準或者乘以一個24位的整數。

⑨運算器用于計算的時間是獨立于外部時鐘的,整個校準和乘法的時間大約為4μs。

⑩內部最多可存儲4個校準值或者8個非校準測量值。

⑾校準和控制時鐘頻率為500 kHz~35 MHz(高于100 MHZ將用到內部的前置配器)。

⑿工業(yè)溫度范圍為-40~+85℃;工作電壓:2.7~5.5 V;低功耗,可用電池驅動。

TDC-GPI提供了三種測量方式供用戶選擇,其具體參數和時序邏輯如下所示:

(1)測量范圍一

GP1據供了兩個測量通道;每個通道的分辨率是250 ps,它基本的測量范圍是15位。兩個通道具有完全相同的分辨率,共用一個START信號和至多四個獨立的STOP輸入信號進行比較,最小時限為15 ns。START和STOP信號必須持續(xù)2.5 ns以上,否則芯片無法辨識。STOP信號之間可進行相互的比較,無最小時限。量程為3 ns~7.6μs,兩個通道可進行排序,這樣可使1通道允許8個脈沖輸入,但通道2的STOP輸入被忽略。測量時序如圖2所示。

(2)測量范圍二

為進行大量程時間測量,芯片引入了一個16位的前置配器。該模式下芯片只有通道1可用,正常精度模式下允許4個脈沖輸入。STOP信號之間不能相互比較,僅STOP與STSR信號可進行比較。最大量程60 ns~200 ms。測量時序如圖3所示。

其測量原理如下:輸入START信號芯片內部迅速測量出這個信號與下一個校準時鐘上升沿的時差tPC1,之后計數器開始工作,得到此前置配器的工作周期數period。這時重新激活芯片內部測量單元,測量出輸入的STOP信號的第一個脈沖上升沿與下一個校準時鐘上升沿的時差tpc2,tpc3是STOP信號的第二個脈沖上升沿與校準時鐘上升沿的時差。tcal1十一個校準時鐘周期,tcal2是兩個校準時鐘周期。根據圖6可以得出START信號與STOP信號第一個脈沖的為:

cc表示前置配器的計數值。

(3)精度可調整模式

在此模式下兩通道數值有非常精確的校準環(huán)路,精度可以通過程序中的設置來調整,精度可調整模式不需要START信號。因此最多只能通過通道1和通道2共引入8個STOP輸人,此時任意兩個STOP信號均可以進行比較,量程為3 ns~3.8μs,但芯片耗電量比較大,大約為25 mA。其測量時序如圖4所示。



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