多通道高精度時間數(shù)字變換器的電路實(shí)現(xiàn).pdf

1、精密時間間隔測量技術(shù)在深空通訊、電力傳輸、導(dǎo)航定位、航空航天、科學(xué)計(jì)量、大型物理實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，特別是在高能物理實(shí)驗(yàn)中，利用飛行時間鑒別粒子的效率與時間間隔測量的分辨率直接相關(guān)。
　　時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路正是精密時間間隔測量中的核心模塊?；贔PGA實(shí)現(xiàn)的高精度時間數(shù)字轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)研發(fā)周期短，系統(tǒng)規(guī)模小，設(shè)計(jì)成本低，設(shè)計(jì)靈活性、可靠性高且無流片風(fēng)險，極具研究和開發(fā)的價值。課題主要研究的是利用FPGA中加法器的專用進(jìn)位資源來實(shí)現(xiàn)

2、高精度的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。
　　論文著重分析了基于FPGA實(shí)現(xiàn)的高精度時間數(shù)字變換器。該變換器基于“粗”計(jì)數(shù)和“細(xì)”時間測量相結(jié)合的思想:將FPGA的加法器進(jìn)位連線級聯(lián)成進(jìn)位鏈，利用其固有的進(jìn)位延遲實(shí)現(xiàn)對擊中信號的時間內(nèi)插，輸入擊中前沿產(chǎn)生帶有電平數(shù)次翻轉(zhuǎn)的波信號送入進(jìn)位鏈-寄存器陣列結(jié)構(gòu)中做多次測量，從而有效地細(xì)分了進(jìn)位鏈中的超寬延遲，實(shí)現(xiàn)了精度很高的“細(xì)”時間測量;同時利用普通二進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)“粗”計(jì)數(shù)，具有低成本、易實(shí)現(xiàn)和靈

3、活性強(qiáng)等優(yōu)勢，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了20ps左右的時間分辨率，是一種高精度的時間數(shù)字化測量方案。
　　課題的主要工作是利用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器搭建讀出電子學(xué)系統(tǒng)。硬件電路結(jié)構(gòu)主要由前端信號輸入模塊、時間數(shù)字轉(zhuǎn)換在FPGA中實(shí)現(xiàn)的模塊、數(shù)據(jù)讀出模塊、時鐘模塊以及電源管理模塊等部分組成，使用MentorEE2005軟件完成電路原理圖與PCB設(shè)計(jì)，布線時充分考慮了信號完整性和電源完整性;FPGA的數(shù)據(jù)讀出邏輯設(shè)計(jì)包括時間數(shù)字化完成后的數(shù)據(jù)的接收、預(yù)處理、