基于飞行时间法的纳秒量级时间间隔测量系统研制

测试测量 时间:2009-04-29 来源:网络

⑥分辨率调整模式:通过软件对分辨率进行石英准确性调整。

⑦有四个端口用来测量电阻、电容和电感。测量输入的边缘灵敏性是可调的。

⑧有效的内置16位运算器,测量结果可以被校准或者乘以一个24位的整数。

⑨运算器用于计算的时间是独立于外部时钟的,整个校准和乘法的时间大约为4μs。

⑩内部最多可存储4个校准值或者8个非校准测量值。

⑾校准和控制时钟频率为500 kHz~35 MHz(高于100 MHZ将用到内部的前置配器)。

⑿工业温度范围为-40~+85℃;工作电压:2.7~5.5 V;低功耗,可用电池驱动。

TDC-GPI提供了三种测量方式供用户选择,其具体参数和时序逻辑如下所示:

(1)测量范围一

GP1据供了两个测量通道;每个通道的分辨率是250 ps,它基本的测量范围是15位。两个通道具有完全相同的分辨率,共用一个START信号和至多四个独立的STOP输入信号进行比较,最小时限为15 ns。START和STOP信号必须持续2.5 ns以上,否则芯片无法辨识。STOP信号之间可进行相互的比较,无最小时限。量程为3 ns~7.6μs,两个通道可进行排序,这样可使1通道允许8个脉冲输入,但通道2的STOP输入被忽略。测量时序如图2所示。

(2)测量范围二

为进行大量程时间测量,芯片引入了一个16位的前置配器。该模式下芯片只有通道1可用,正常精度模式下允许4个脉冲输入。STOP信号之间不能相互比较,仅STOP与STSR信号可进行比较。最大量程60 ns~200 ms。测量时序如图3所示。

其测量原理如下:输入START信号芯片内部迅速测量出这个信号与下一个校准时钟上升沿的时差tPC1,之后计数器开始工作,得到此前置配器的工作周期数period。这时重新激活芯片内部测量单元,测量出输入的STOP信号的第一个脉冲上升沿与下一个校准时钟上升沿的时差tpc2,tpc3是STOP信号的第二个脉冲上升沿与校准时钟上升沿的时差。tcal1十一个校准时钟周期,tcal2是两个校准时钟周期。根据图6可以得出START信号与STOP信号第一个脉冲的时间间隔为:

cc表示前置配器的计数值。

(3)精度可调整模式

在此模式下两通道数值有非常精确的校准环路,精度可以通过程序中的设置来调整,精度可调整模式不需要START信号。因此最多只能通过通道1和通道2共引入8个STOP输人,此时任意两个STOP信号均可以进行比较,量程为3 ns~3.8μs,但芯片耗电量比较大,大约为25 mA。其测量时序如图4所示。

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关键词:飞行测量系统时间间隔

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