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時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器和時間測量方法與流程

文檔序號:12459246閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,包括:

無序信號生成單元,用于生成多個無序的時鐘信號;

采樣單元,與所述無序信號生成單元連接,用于接收所述多個無序的時鐘信號和待測輸入信號,利用所述待測輸入信號對所述多個無序的時鐘信號進(jìn)行采樣,并輸出對應(yīng)的實(shí)際采樣結(jié)果;

解碼單元,與所述采樣單元連接,用于接收所述實(shí)際采樣結(jié)果,并根據(jù)所述實(shí)際采樣結(jié)果和與所述多個無序的時鐘信號的時序相關(guān)的時序信息確定所述待測輸入信號的特定邊沿與所述多個無序的時鐘信號中的選定時鐘信號的特定邊沿之間的時間差,以獲得所述待測輸入信號的細(xì)時間結(jié)果;以及

粗時間計(jì)數(shù)單元,與所述無序信號生成單元連接,用于接收所述選定時鐘信號和所述待測輸入信號,并以所述選定時鐘信號作為計(jì)數(shù)時鐘來對所述待測輸入信號進(jìn)行計(jì)數(shù),以獲得所述待測輸入信號的粗時間結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述采樣單元還用于接收校準(zhǔn)信號,利用所述校準(zhǔn)信號對所述多個無序的時鐘信號進(jìn)行采樣,并輸出對應(yīng)的校準(zhǔn)采樣結(jié)果;

所述時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器還包括:

定序單元,與所述采樣單元和所述解碼單元連接,用于接收所述校準(zhǔn)采樣結(jié)果,根據(jù)所述校準(zhǔn)采樣結(jié)果確定所述多個無序的時鐘信號的時序,并將與所述多個無序的時鐘信號的時序相關(guān)的所述時序信息輸出到所述解碼單元。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器還包括:

時鐘管理單元,用于生成所述校準(zhǔn)信號。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器還包括:

選擇器,與所述時鐘管理單元和所述采樣單元連接,用于接收所述待測輸入信號和所述時鐘管理單元輸出的所述校準(zhǔn)信號,并選擇將所述待測輸入信號和所述校準(zhǔn)信號之一輸入到所述采樣單元。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述無序信號生成單元包括:

時鐘管理單元,用于利用鎖相環(huán)生成至少一個初始時鐘信號;以及

延時單元,與所述時鐘管理單元連接,用于對所述至少一個初始時鐘信號進(jìn)行延時,以將所述至少一個初始時鐘信號轉(zhuǎn)換為所述多個無序的時鐘信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述延時單元包括以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng):至少一個加法器集合、多個邏輯門電路和多條延時線。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述至少一個加法器集合用于一一對應(yīng)地接收所述至少一個初始時鐘信號,其中,每個加法器集合用于組成一個加法進(jìn)位鏈,將所接收的初始時鐘信號作為對應(yīng)的加法進(jìn)位鏈的最低位輸入信號,并從對應(yīng)的加法進(jìn)位鏈所輸出的輸出信號中選擇預(yù)定數(shù)目的輸出信號作為所述多個無序的時鐘信號的至少一部分輸出至所述采樣單元。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述延時單元還包括:

特定數(shù)目的查找表單元,與所述至少一個加法器集合中的特定數(shù)目的加法器集合一一對應(yīng)地連接;

其中,所述至少一個加法器集合經(jīng)由所述特定數(shù)目的查找表單元將所述多個無序的時鐘信號中的特定數(shù)目的無序的時鐘信號輸出至所述采樣單元,并將剩余的無序的時鐘信號直接輸出至所述采樣單元。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述多個邏輯門電路中的每個邏輯門電路用于接收所述至少一個初始時鐘信號之一,并對所接收的初始時鐘信號進(jìn)行延時,其中,所述多個邏輯門電路中的至少部分邏輯門電路的延時時間彼此不同,

其中,所述多個邏輯門電路中的預(yù)定數(shù)目的邏輯門電路與所述采樣單元連接,所述預(yù)定數(shù)目的邏輯門電路用于將預(yù)定數(shù)目的延時后的時鐘信號作為所述多個無序的時鐘信號輸出至所述采樣單元。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述至少一個初始時鐘信號的數(shù)目大于1,所述多條延時線用于一一對應(yīng)地將所述至少一個初始時鐘信號從所述時鐘管理單元傳輸?shù)剿霾蓸訂卧渲?,所述多條延時線中的至少部分延時線的延時時間彼此不同。

11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述至少一個初始時鐘信號的數(shù)目大于1,所述至少一個初始時鐘信號的周期相同,并且所述至少一個初始時鐘信號的相位均勻分布在0至180°的范圍內(nèi)。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述無序信號生成單元包括:

時鐘管理單元,用于利用鎖相環(huán)生成所述多個無序的時鐘信號。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述采樣單元包括:

多個寄存器,用于一一對應(yīng)地接收所述多個無序的時鐘信號,通過以所述待測輸入信號作為鎖存使能信號鎖存所述多個無序的時鐘信號來對所述多個無序的時鐘信號進(jìn)行采樣。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其特征在于,所述時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器還包括:

輸出單元,與所述解碼單元和所述粗時間計(jì)數(shù)單元連接,用于輸出所述粗時間結(jié)果和所述細(xì)時間結(jié)果。

15.一種時間測量方法,包括:

生成多個無序的時鐘信號;

利用待測輸入信號對所述多個無序的時鐘信號進(jìn)行采樣,以獲得實(shí)際采樣結(jié)果;

根據(jù)所述實(shí)際采樣結(jié)果和與所述多個無序的時鐘信號的時序相關(guān)的時序信息確定所述待測輸入信號的第一特定邊沿與所述多個無序的時鐘信號中的選定時鐘信號的第一特定邊沿之間的時間差,以獲得所述待測輸入信號的細(xì)時間結(jié)果;以及

以所述選定時鐘信號作為計(jì)數(shù)時鐘來對所述待測輸入信號進(jìn)行計(jì)數(shù),以獲得所述待測輸入信號的粗時間結(jié)果。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的時間測量方法,其特征在于,在所述根據(jù)所述實(shí)際采樣結(jié)果和與所述多個無序的時鐘信號的時序相關(guān)的時序信息確定所述待測輸入信號的第一特定邊沿與所述多個無序的時鐘信號中的選定時鐘信號的第一特定邊沿之間的時間差之前,所述時間測量方法還包括:

利用校準(zhǔn)信號對所述多個無序的時鐘信號進(jìn)行采樣,以獲得校準(zhǔn)采樣結(jié)果;以及

根據(jù)所述校準(zhǔn)采樣結(jié)果確定所述多個無序的時鐘信號的時序,以獲得與所述多個無序的時鐘信號的時序相關(guān)的所述時序信息。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的時間測量方法,其特征在于,所述校準(zhǔn)信號包括采樣周期等于所述多個無序的時鐘信號的周期的整數(shù)倍與預(yù)定時間間隔之和的第一采樣信號和采樣周期與所述多個無序的時鐘信號的周期無關(guān)的第二采樣信號,所述校準(zhǔn)采樣結(jié)果包括利用所述第一采樣信號對所述多個無序的時鐘信號進(jìn)行采樣所獲得的第一采樣結(jié)果和利用所述第二采樣信號對所述多個無序的時鐘信號進(jìn)行采樣所獲得的第二采樣結(jié)果,

所述根據(jù)所述校準(zhǔn)采樣結(jié)果確定所述多個無序的時鐘信號的時序包括:

選擇所述多個無序的時鐘信號之一作為基準(zhǔn)信號;

根據(jù)所述第一采樣結(jié)果中所述基準(zhǔn)信號的取值估計(jì)所述基準(zhǔn)信號的第二特定邊沿的出現(xiàn)位置,確定在所述第二特定邊沿的出現(xiàn)位置后面的最近采樣位置為周期起始位置,并確定以所述周期起始位置為起點(diǎn)的、持續(xù)時間等于所述多個無序的時鐘信號的周期的時間段為參考周期;

統(tǒng)計(jì)所述第二采樣結(jié)果中所述基準(zhǔn)信號的每種取值的出現(xiàn)比例,以確定所述基準(zhǔn)信號的高電平和/或低電平在所述參考周期中所占時間;

根據(jù)所述第一采樣結(jié)果中所述基準(zhǔn)信號在所述周期起始位置處的取值和所述基準(zhǔn)信號的高電平和/或低電平在所述參考周期中所占時間確定所述基準(zhǔn)信號的時序;

對于所述多個無序的時鐘信號中的、除所述基準(zhǔn)信號以外的每個時鐘信號,

統(tǒng)計(jì)所述第二采樣結(jié)果中該時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的每種組合取值的出現(xiàn)比例;以及

至少根據(jù)所述第一采樣結(jié)果中該時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號在所述周期起始位置處的取值和所述第二采樣結(jié)果中該時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的每種組合取值的出現(xiàn)比例,確定該時鐘信號的時序。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的時間測量方法,其特征在于,所述對于所述多個無序的時鐘信號中的、除所述基準(zhǔn)信號以外的每個時鐘信號,至少根據(jù)所述第一采樣結(jié)果中該時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號在所述周期起始位置處的取值和所述第二采樣結(jié)果中該時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的每種組合取值的出現(xiàn)比例,確定該時鐘信號的時序包括:

對于所述多個無序的時鐘信號中的任一待定序的時鐘信號,

根據(jù)所述第二采樣結(jié)果中所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的每種組合取值的出現(xiàn)比例確定所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的每種組合取值在所述參考周期中所占時間;

如果所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的組合取值包括四種不同的組合取值并且每種組合取值在所述參考周期中所占時間大于所述預(yù)定時間間隔,則根據(jù)所述第一采樣結(jié)果中所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號在所述周期起始位置處的取值、所述第二采樣結(jié)果中所述待定序的時鐘信號和所述基準(zhǔn)信號的組合取值確定所述待定序的時鐘信號的時序;

如果所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的組合取值包括四種不同的組合取值并且所包含的所述基準(zhǔn)信號的取值與在所述第二特定邊沿后出現(xiàn)的電平一致的兩種組合取值中的任一種在所述參考周期中所占時間小于或等于所述預(yù)定時間間隔,則從已定序的時鐘信號中選擇第一輔助信號,根據(jù)所述第一輔助信號、所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的組合取值確定所述待定序的時鐘信號的波形分布情況,并根據(jù)所述待定序的時鐘信號的波形分布情況、所述第一采樣結(jié)果中所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號在所述周期起始位置處的取值、所述第二采樣結(jié)果中所述待定序的時鐘信號和所述基準(zhǔn)信號的組合取值確定所述待定序的時鐘信號的時序,其中,所述第一輔助信號與所述基準(zhǔn)信號的組合取值包括四種不同的組合取值、每種組合取值在所述參考周期中所占時間大于所述預(yù)定時間間隔并且所述第一采樣結(jié)果中所述第一輔助信號在所述周期起始位置處的取值與在所述第二特定邊沿前出現(xiàn)的電平一致;

如果所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的組合取值包括三種不同的組合取值,其中,在所述三種不同的組合取值中所述待定序的時鐘信號的特定取值僅出現(xiàn)一次,則從已定序的時鐘信號中選擇第二輔助信號,并根據(jù)所述第二采樣結(jié)果中所述第二輔助信號與所述待定序的時鐘信號的組合取值確定所述待定序的時鐘信號的時序,其中,所述第二輔助信號與所述基準(zhǔn)信號的組合取值包括四種不同的組合取值并且在所述第二輔助信號與所述待定序的時鐘信號的組合取值中所述待定序的時鐘信號的所述特定取值出現(xiàn)兩次。

19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的時間測量方法,其特征在于,所述校準(zhǔn)信號包括采樣周期等于所述多個無序的時鐘信號的周期的整數(shù)倍與預(yù)定時間間隔之和的第一采樣信號和采樣周期與所述多個無序的時鐘信號的周期無關(guān)的第二采樣信號,所述校準(zhǔn)采樣結(jié)果包括利用所述第一采樣信號對所述多個無序的時鐘信號進(jìn)行采樣所獲得的第一采樣結(jié)果和利用所述第二采樣信號對所述多個無序的時鐘信號進(jìn)行采樣所獲得的第二采樣結(jié)果,

所述根據(jù)所述校準(zhǔn)采樣結(jié)果確定所述多個無序的時鐘信號的時序包括:

選擇所述多個無序的時鐘信號之一作為基準(zhǔn)信號;

重復(fù)執(zhí)行以下定序操作直至確定所述多個無序的時鐘信號的時序?yàn)橹梗?/p>

根據(jù)所述第一采樣結(jié)果中所述基準(zhǔn)信號的取值估計(jì)所述基準(zhǔn)信號的第二特定邊沿的出現(xiàn)位置,確定在所述第二特定邊沿的出現(xiàn)位置后面的最近采樣位置為周期起始位置,并確定以所述周期起始位置為起點(diǎn)的、持續(xù)時間等于所述多個無序的時鐘信號的周期的時間段為參考周期;

對于所述多個無序的時鐘信號中的、滿足預(yù)設(shè)條件的待定序的時鐘信號,根據(jù)所述第二采樣結(jié)果中所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的每種組合取值的出現(xiàn)比例確定所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的每種組合取值在所述參考周期中所占時間,并根據(jù)所述第一采樣結(jié)果中所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號在所述周期起始位置處的取值、所述第二采樣結(jié)果中所述待定序的時鐘信號和所述基準(zhǔn)信號的組合取值確定所述待定序的時鐘信號的時序,其中,所述預(yù)設(shè)條件包括所述待定序的時鐘信號與所述基準(zhǔn)信號的組合取值包括四種不同的組合取值并且每種組合取值在所述參考周期中所占時間大于預(yù)設(shè)時間段,所述預(yù)設(shè)時間段與所述預(yù)定時間間隔相關(guān);

選擇所述多個無序的時鐘信號中的已定序的時鐘信號之一作為新的基準(zhǔn)信號;以及

基于統(tǒng)一的周期起始位置對所述多個無序的時鐘信號的時序進(jìn)行校正。

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