基于飛行時(shí)間法的納秒量級時(shí)間間隔測量系統(tǒng)研制
⑥分辨率調(diào)整模式:通過軟件對分辨率進(jìn)行石英準(zhǔn)確性調(diào)整。
⑦有四個(gè)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(diào)的。
⑧有效的內(nèi)置16位運(yùn)算器,測量結(jié)果可以被校準(zhǔn)或者乘以一個(gè)24位的整數(shù)。
⑨運(yùn)算器用于計(jì)算的時(shí)間是獨(dú)立于外部時(shí)鐘的,整個(gè)校準(zhǔn)和乘法的時(shí)間大約為4μs。
⑩內(nèi)部最多可存儲4個(gè)校準(zhǔn)值或者8個(gè)非校準(zhǔn)測量值。
⑾校準(zhǔn)和控制時(shí)鐘頻率為500 kHz~35 MHz(高于100 MHZ將用到內(nèi)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(qū)動。
TDC-GPI提供了三種測量方式供用戶選擇,其具體參數(shù)和時(shí)序邏輯如下所示:
(1)測量范圍一
GP1據(jù)供了兩個(gè)測量通道;每個(gè)通道的分辨率是250 ps,它基本的測量范圍是15位。兩個(gè)通道具有完全相同的分辨率,共用一個(gè)START信號和至多四個(gè)獨(dú)立的STOP輸入信號進(jìn)行比較,最小時(shí)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(jìn)行相互的比較,無最小時(shí)限。量程為3 ns~7.6μs,兩個(gè)通道可進(jìn)行排序,這樣可使1通道允許8個(gè)脈沖輸入,但通道2的STOP輸入被忽略。測量時(shí)序如圖2所示。

(2)測量范圍二
為進(jìn)行大量程時(shí)間測量,芯片引入了一個(gè)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(gè)脈沖輸入。STOP信號之間不能相互比較,僅STOP與STSR信號可進(jìn)行比較。最大量程60 ns~200 ms。測量時(shí)序如圖3所示。

其測量原理如下:輸入START信號芯片內(nèi)部迅速測量出這個(gè)信號與下一個(gè)校準(zhǔn)時(shí)鐘上升沿的時(shí)差tPC1,之后計(jì)數(shù)器開始工作,得到此前置配器的工作周期數(shù)period。這時(shí)重新激活芯片內(nèi)部測量單元,測量出輸入的STOP信號的第一個(gè)脈沖上升沿與下一個(gè)校準(zhǔn)時(shí)鐘上升沿的時(shí)差tpc2,tpc3是STOP信號的第二個(gè)脈沖上升沿與校準(zhǔn)時(shí)鐘上升沿的時(shí)差。tcal1十一個(gè)校準(zhǔn)時(shí)鐘周期,tcal2是兩個(gè)校準(zhǔn)時(shí)鐘周期。根據(jù)圖6可以得出START信號與STOP信號第一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔為:

cc表示前置配器的計(jì)數(shù)值。
(3)精度可調(diào)整模式
在此模式下兩通道數(shù)值有非常精確的校準(zhǔn)環(huán)路,精度可以通過程序中的設(shè)置來調(diào)整,精度可調(diào)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(gè)STOP輸人,此時(shí)任意兩個(gè)STOP信號均可以進(jìn)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(shí)序如圖4所示。
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