基于FPGA的高精度时间数字转换电路设计

发布时间：2021-03-15 05:43

　　时间数字转换电路（TDC）的分辨率、线性度、温度适应范围等参数指标直接影响着激光雷达系统的测距精度和成像清晰度.基于Xilinx Artix-7系列28 nm工艺的现场可编程门阵列（FPGA）芯片,设计了一种以进位链为延时单元的高分辨率双链三路TDC.该TDC可打破延时单元的分辨率限制,细分进位链中的宽码,具有低成本、高分辨率的优势.设计了流水线编码电路,以提高逻辑单元的使用效率,采用码密度方案逐一确定bin宽的精确值和等效分辨率.调用FPGA中赛灵思的特殊模数转换器（XADC）模块测量芯片温度,进而转换为温度校准系数,修正测量值.常温（27℃）下的等效bin宽为5.63 ps,方均根测量数值为11.7 ps,电路可在5～85℃温度范围内完成温度补偿.相比于六链延时线TDC,双链三路TDC具有相近的指标参数,并使FPGA逻辑资源使用降低约43.1%,芯片功耗降低约36.8%. 

【文章来源】：北京邮电大学学报. 2020,43(04)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

粗细结合TDC时序图

抽头延迟线TDC工作原理

六链并行TDC测量结构

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA与GPS的时间测量电路设计与实现[J]. 尹俊,倪发福,张建川,李运杰,郑洋德,白晓,张亚鹏,张鹏鸣,王彦瑜.  原子能科学技术. 2019(01)
[2]一种基于FPGA快速进位链的时间数字转换电路[J]. 王丹,王健,来金梅.  复旦学报(自然科学版). 2016(01)



本文编号：3083662