高分辨率事件计时器设计与实现

发布时间：2024-07-04 23:59

　　高分辨率事件计时技术用于精确测量事件发生时刻,涉及模拟数字电路、精密测量仪器、高速信号处理等多学科知识。在各个领域有着广泛的应用,比如激光测距、激光成像雷达、卫星发射、远距离星地对时、导航通信与定位、高速信号测试仪器等许多方面。本文围绕高分辨率事件计时器展开研究,经过方案论证、硬件电路仿真设计、数字逻辑设计、上位机软件编写和实验验证,实现了LSB为5ps的高分辨率事件计时器设计,具体包括:1、深入分析了基于TAC的高分辨率时间间隔测量原理,探讨了该方法测量速度较慢和温度漂移明显的问题,并结合项目实际需求,给出了电路改进和实现方案。2、在总体方案的基础上,完成核心器件的选型。硬件电路设计采用模块化设计思想,主要包括比较器整形模块,逻辑控制模块、时间间隔测量模块、锁相时钟模块,自校正模块、系统状态监测模块和ARM。针对不同模块,给出设计思路,其中基于双恒流源结构的TAC电路解决了电容电荷恢复时间过长的问题,在保证测量精度的前提下,提升测量重复率。3、高分辨率计时器系统采用FPGA+RAM的架构实现数据的采集、处理和传送,其中FPGA与分立元器件协同配合实现多通道独立测量。逻辑设计采用自顶向...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1通用计数法工作波形图

第二章事件计时器原理及方案论述5第二章事件计时器原理及方案论述本章介绍了主流的高分辨率事件计时器测量方法，接着比对分析不同计时器方法，最后给出适合本课题的测量方案。根据项目需求，设计目标的优先级也不同，接下来几节将主要分析高分辨率事件计时器基本原理以及几种常见的时间测量方法。2.....

图3-8双恒流源电路仿真图

电子科技大学硕士学位论文26真图：图3-8双恒流源电路仿真图图3-8可以看出，在电容两端电压下降时有上冲的过程，结束的时候能看到信号的下冲。这是由于仿真所用的三极管导通关断速率太慢所致，为了得到更好的线性性，选用更加高速三极管。与此同时，仿真分析得到不同电容在不同充放电所呈现的线....

图3-10ADC周围电路原理图

第三章事件计时器硬件电路设计29图3-10ADC周围电路原理图如图3-10所示：ADC选用ADI公司的16位、采样速率为1MSPS的AD7980。采用SPI通讯协议，通讯引脚分别对应原理图中的AD1_SCLK、AD1_SDO和AD1_CS。ADC的输入参考电平为5V，输出TTL电....

图3-11ADC量化波形图

第三章事件计时器硬件电路设计29图3-10ADC周围电路原理图如图3-10所示：ADC选用ADI公司的16位、采样速率为1MSPS的AD7980。采用SPI通讯协议，通讯引脚分别对应原理图中的AD1_SCLK、AD1_SDO和AD1_CS。ADC的输入参考电平为5V，输出TTL电....

本文编号：4000726