用FPGA实现高精度时间间隔测量

发布时间：2020-05-09 15:24

【摘要】：高精度的时间间隔测量是一个有着重要战略意义的课题。不仅在原子物理实验、天文观测、激光测距等实验中有着广泛应用，在IC设计、电信通讯中发挥重要作用，在航空航天和国防军事中更是不可或缺的关键技术。 本文设计了一个集成在FPGA内的高精度时间间隔测量模块。文中给出了这个的测量模块的原理和实现方法。文章首先介绍了主流的几种时间间隔测量方法，，特别是设计采用的抽头延迟线法，并且简要分析了这种方法在FPGA内部的实现途径。而后，介绍了整个设计的架构，分析了各个模块的功能。然后是依次介绍各个模块的实现方案，包括延迟线，粗测量模块，校正与标定模块，数据处理与格式处理模块以及输出的LCD和UART模块。 本文还提供了丰富的实验数据。在本文实验部分，测量了参考时钟的抖动，并用该测量模块对固定电缆线延时验证了系统的精度，利用脉冲产生器产生的可调整的时间间隔验证了系统的线性和分辨率。目前，设计不仅达到开题时提出的指标要求，而且在同类设计中达到最高分辨率。 本文最后，总结了这个设计的特点，并且提出了对进一步改进的几点思考。
【图文】：

以及各个模块的工作原理。3.1ML402开发平台ML402开发板平台，如图3一1所示。图3一1MMoZ开发板[301该开发平台集成了一块V4SX35的FPGA，还有各种相关的器件。包括

1OMHzBStartStoP………图4一1IOMHz与ZOOMHz时间间隔测量实验原理图如上图所示，我们采用这种连接方式来测量系统的抖动。系统的4个输入，10MHzA、10MHzB以及start、sotp都是从脉冲信号发生器出来的同源信号。其中loMHzA作为sR620的开门信号，loMHzB、St叭和St叩经过电平转换，送入FPGA作为信号源。而DCM倍频后所得的200MHz，通过SMA接头作为SR62O的关门信号输出。SR620的测量值通过RS232串口送PC。下图所示就是通过串口采集的数据样本。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（上海天文台）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：P127.1

【引证文献】

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本文编号：2656347