一種高分辨率時(shí)間數字轉換電路的設計與實(shí)現

　　時(shí)間數字轉換電路的原理和方法

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

　　本文設計的TDC組要框架如圖2所示。該電路是以信號通過(guò)內部門(mén)電路的傳播延遲來(lái)進(jìn)行高精度時(shí)間間隔測量的。它計算了在一定的時(shí)間間隔內START測量信號在延時(shí)單元中通過(guò)反相器的個(gè)數，利用信號通過(guò)邏輯門(mén)的絕對時(shí)間延遲來(lái)精確量化時(shí)間間隔。該TDC電路利用了粗計數和細時(shí)間測量相結合的方法來(lái)完成一次測量。當STOP信號有效時(shí)，STOP通道里面的寄存器就會(huì )記錄下STOP信號進(jìn)入TDC時(shí)START信號經(jīng)過(guò)反相器的個(gè)數。鎖存器里保存的數據將作為細時(shí)間測量部分的結果。START信號和STOP信號之間的參考時(shí)鐘有效沿的個(gè)數將作為粗值計數器的結果。對兩個(gè)測量結果進(jìn)行計算將完成一次時(shí)間間隔測量。這個(gè)測量結果存在較大的誤差，通常的處理方法是通過(guò)對TDC電路的校準來(lái)補償由溫度和電壓變化而引起的誤差。校準是通過(guò)測量一個(gè)和兩個(gè)參考時(shí)鐘的時(shí)鐘周期完成的。