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時(shí)間測(cè)量電路及時(shí)間測(cè)量方法與流程

文檔序號(hào):40741437發(fā)布日期:2025-01-21 11:31閱讀:2來源:國(guó)知局
時(shí)間測(cè)量電路及時(shí)間測(cè)量方法與流程

本發(fā)明涉及時(shí)間測(cè)量,尤其涉及一種時(shí)間測(cè)量電路及時(shí)間測(cè)量方法。


背景技術(shù):

1、隨著現(xiàn)代電子技術(shù)對(duì)精度的要求越來越高,電子技術(shù)中各種信號(hào)的時(shí)間測(cè)量顯得尤為重要。例如,在數(shù)字電路中,對(duì)時(shí)間測(cè)量的要求越來越高,高精度的時(shí)間測(cè)量技術(shù)在芯片及半導(dǎo)體行業(yè)有著非常重要的作用。其中,時(shí)間測(cè)量指測(cè)量信號(hào)的脈寬、上升沿時(shí)間、下降沿時(shí)間或占空比等。

2、相關(guān)技術(shù)中,可采用vernier(游標(biāo))延時(shí)線方案或者抽頭延時(shí)線方案。而針對(duì)fpga(field?programmable?gate?array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)則多采用鎖相環(huán)、級(jí)聯(lián)鏈或者進(jìn)位鏈等進(jìn)行測(cè)量。然而,上述各方案對(duì)fpga資源占用較多,且測(cè)量的誤差也較大。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種時(shí)間測(cè)量電路及時(shí)間測(cè)量方法,以能夠提高時(shí)間測(cè)量的精度。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面,提供了一種時(shí)間測(cè)量電路,包括:

3、震蕩模塊,所述震蕩模塊的一輸入端輸入周期性的待測(cè)信號(hào),所述震蕩模塊用于在所述待測(cè)信號(hào)的第一電平持續(xù)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生震蕩信號(hào),在所述待測(cè)信號(hào)的第二電平持續(xù)時(shí)間內(nèi)輸出第二電平;其中,所述第一電平與所述第二電平的高低不同;

4、延時(shí)模塊,所述延時(shí)模塊與所述震蕩模塊電連接,用于控制所述震蕩信號(hào)的周期;

5、計(jì)數(shù)模塊,與所述震蕩模塊電連接,用于測(cè)量在所述待測(cè)信號(hào)的第一電平持續(xù)時(shí)間內(nèi),所述震蕩信號(hào)的上升沿個(gè)數(shù);

6、測(cè)頻模塊,與所述震蕩模塊電連接,用于測(cè)量所述震蕩信號(hào)的頻率;

7、控制模塊,與所述延時(shí)模塊、所述測(cè)頻模塊及所述計(jì)數(shù)模塊電連接,用于控制所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,以使所述待測(cè)信號(hào)的第一電平持續(xù)時(shí)間為所述震蕩信號(hào)周期的整數(shù)倍;并根據(jù)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值及所述震蕩信號(hào)的頻率計(jì)算所述待測(cè)信號(hào)的第一電平的持續(xù)時(shí)間。

8、可選地,所述控制模塊用于存儲(chǔ)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)初始值;增加所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,當(dāng)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值相較所述計(jì)數(shù)初始值減小時(shí),固定所述延時(shí)值,以使所述待測(cè)信號(hào)的第一電平持續(xù)時(shí)間為所述震蕩信號(hào)周期的整數(shù)倍;

9、或者,所述控制模塊用于存儲(chǔ)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)初始值;減小所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,當(dāng)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值相較所述計(jì)數(shù)初始值增大時(shí),固定所述延時(shí)值,以使所述待測(cè)信號(hào)的第一電平持續(xù)時(shí)間為所述震蕩信號(hào)周期的整數(shù)倍;

10、或者,所述控制模塊用于存儲(chǔ)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)初始值;增加所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,以使所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值相較所述計(jì)數(shù)初始值減??;再減小所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,當(dāng)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值等于所述計(jì)數(shù)初始值時(shí),固定所述延時(shí)值,以使所述待測(cè)信號(hào)的第一電平持續(xù)時(shí)間為所述震蕩信號(hào)周期的整數(shù)倍;

11、或者,所述控制模塊用于存儲(chǔ)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)初始值;減小所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,以使所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值相較所述計(jì)數(shù)初始值增大;再增加所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,當(dāng)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值等于所述計(jì)數(shù)初始值時(shí),固定所述延時(shí)值,以使所述待測(cè)信號(hào)的第一電平持續(xù)時(shí)間為所述震蕩信號(hào)周期的整數(shù)倍。

12、可選地,所述震蕩模塊包括:第一邏輯功能模塊、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第一d觸發(fā)器和第二d觸發(fā)器;所述延時(shí)模塊包括第一延時(shí)單元和第二延時(shí)單元;

13、所述第一邏輯功能模塊的第一輸入端接入所述待測(cè)信號(hào),所述第一邏輯功能模塊用于在所述第一輸入端輸入第一電平時(shí),若其第二輸入端和其第三輸入端的電平極性相同,則輸出第一電平;若其第二輸入端和其第三輸入端的電平極性不同,則輸出第二電平;其中,所述第一電平和所述第二電平的高低不同;所述第一邏輯功能模塊還用于在所述第一輸入端輸入第二電平時(shí),輸出第二電平;

14、所述第一邏輯功能模塊的輸出端與所述第一延時(shí)單元的輸入端和所述第二延時(shí)單元的輸入端電連接;所述第一邏輯功能模塊的輸出端作為所述震蕩模塊的輸出端;

15、所述第一延時(shí)單元的輸出端與所述第一d觸發(fā)器的時(shí)鐘端電連接,所述第一d觸發(fā)器的q端通過第一反相器與所述第一d觸發(fā)器的d端電連接,所述第一d觸發(fā)器的q端與所述第一邏輯功能模塊的第二輸入端電連接;

16、所述第二延時(shí)單元的輸出端通過所述第二反相器與所述第二d觸發(fā)器的時(shí)鐘端電連接;所述第二d觸發(fā)器的q端通過所述第三反相器與所述第二d觸發(fā)器的d端電連接,所述第二d觸發(fā)器的q端與所述第一邏輯功能模塊的第三輸入端電連接;

17、所述第一邏輯功能模塊的第一輸入端通過所述第四反相器與所述第一d觸發(fā)器的復(fù)位端及所述第二d觸發(fā)器的復(fù)位端電連接。

18、可選地,所述震蕩模塊包括第二邏輯功能模塊,所述延時(shí)模塊包括第三延時(shí)單元;

19、所述第二邏輯功能模塊的第一輸入端接入所述待測(cè)信號(hào),所述第二邏輯功能模塊的輸出端作為所述震蕩模塊的輸出端,所述第二邏輯功能模塊的輸出端與所述第三延時(shí)單元的輸入端電連接,所述第三延時(shí)單元的輸出端與所述第二邏輯功能模塊的第二輸入端電連接;所述第二邏輯功能模塊用于在其第一輸入端輸入第一電平時(shí),將其第二輸入端的輸入信號(hào)反相后由其輸出端輸出;在其第一輸入端輸入第二電平時(shí),由其輸出端輸出第二電平;其中,所述第一電平和所述第二電平的高低不同。

20、可選地,所述時(shí)間測(cè)量電路基于fpga實(shí)現(xiàn),所述延時(shí)模塊包括以下至少之一:輸入輸出延時(shí)器iodelay、專用延時(shí)芯片、包括dac和比較器構(gòu)建的延時(shí)電路。

21、可選地,所述邏輯功能模塊包括查找表。

22、根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種時(shí)間測(cè)量方法,由上述時(shí)間測(cè)量電路執(zhí)行,其特征在于,所述時(shí)間測(cè)量方法包括:

23、在初始階段,在所述待測(cè)信號(hào)每個(gè)周期的第一電平持續(xù)時(shí)間內(nèi),測(cè)量所述震蕩信號(hào)的周期個(gè)數(shù)以得到計(jì)數(shù)初始值;

24、在調(diào)整階段,調(diào)整所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,當(dāng)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值相較所述計(jì)數(shù)初始值變化時(shí),固定所述延時(shí)值;

25、在測(cè)量階段,測(cè)量所述震蕩信號(hào)的頻率;并根據(jù)所述震蕩信號(hào)的頻率及所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值,確定所述待測(cè)信號(hào)的第一電平的持續(xù)時(shí)間。

26、可選地,所述在初始階段,在所述待測(cè)信號(hào)每個(gè)周期的第一電平持續(xù)時(shí)間內(nèi),測(cè)量所述震蕩信號(hào)的周期個(gè)數(shù)以得到計(jì)數(shù)初始值包括:

27、在所述待測(cè)信號(hào)的n個(gè)周期內(nèi),若每個(gè)周期的第一電平持續(xù)時(shí)間內(nèi),所述震蕩信號(hào)的計(jì)數(shù)值均相等,則將所述震蕩信號(hào)的計(jì)數(shù)值作為所述計(jì)數(shù)初始值;其中,n≥2。

28、可選地,所述在調(diào)整階段,調(diào)整所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,當(dāng)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值相較所述計(jì)數(shù)初始值變化時(shí),固定所述延時(shí)值包括:

29、在所述待測(cè)信號(hào)的多個(gè)周期內(nèi),依次增加所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,當(dāng)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值相較所述計(jì)數(shù)初始值減小時(shí),固定所述延時(shí)值;

30、或者,在所述待測(cè)信號(hào)的多個(gè)周期內(nèi),依次減小所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,當(dāng)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值相較所述計(jì)數(shù)初始值增大時(shí),固定所述延時(shí)值;

31、或者,在所述待測(cè)信號(hào)的多個(gè)周期內(nèi),增加所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,以使所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值相較所述計(jì)數(shù)初始值減??;再減小所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,當(dāng)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值再次等于所述計(jì)數(shù)初始值時(shí),固定所述延時(shí)值;

32、或者,在所述待測(cè)信號(hào)的多個(gè)周期內(nèi),減小所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,以使所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值相較所述計(jì)數(shù)初始值增大;再增加所述延時(shí)模塊的延時(shí)值,當(dāng)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值再次等于所述計(jì)數(shù)初始值時(shí),固定所述延時(shí)值。

33、可選地,所述在測(cè)量階段,測(cè)量所述震蕩信號(hào)的頻率包括:

34、控制所述震蕩模塊固定輸出震蕩信號(hào);

35、對(duì)所述震蕩信號(hào)進(jìn)行測(cè)頻;和/或所述在測(cè)量階段,根據(jù)所述震蕩信號(hào)的頻率及所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值,確定所述待測(cè)信號(hào)的第一電平的持續(xù)時(shí)間包括:

36、根據(jù)所述震蕩信號(hào)的頻率確定所述震蕩信號(hào)的周期;

37、根據(jù)所述計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值,確定所述待測(cè)信號(hào)的第一電平持續(xù)時(shí)間內(nèi),所述震蕩信號(hào)的周期個(gè)數(shù);

38、將所述周期個(gè)數(shù)乘以所述震蕩信號(hào)的周期,以得到所述待測(cè)信號(hào)的第一電平的持續(xù)時(shí)間。

39、本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案,采用的時(shí)間測(cè)量電路,包括:震蕩模塊,震蕩模塊的一輸入端輸入周期性的待測(cè)信號(hào),震蕩模塊用于在待測(cè)信號(hào)的第一電平持續(xù)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生震蕩信號(hào),在待測(cè)信號(hào)的第二電平持續(xù)時(shí)間內(nèi)輸出第二電平;其中,第一電平與第二電平的高低不同;延時(shí)模塊,延時(shí)模塊與震蕩模塊電連接,用于控制震蕩信號(hào)的周期;計(jì)數(shù)模塊,與震蕩模塊電連接,用于測(cè)量在待測(cè)信號(hào)的第一電平持續(xù)時(shí)間內(nèi),震蕩信號(hào)的上升沿個(gè)數(shù);測(cè)頻模塊,與震蕩模塊電連接,用于測(cè)量震蕩信號(hào)的頻率;控制模塊,與延時(shí)模塊、測(cè)頻模塊及計(jì)數(shù)模塊電連接,用于控制延時(shí)模塊的延時(shí)值,以使待測(cè)信號(hào)的第一電平持續(xù)時(shí)間為震蕩信號(hào)周期的整數(shù)倍;并根據(jù)計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值及震蕩信號(hào)的頻率計(jì)算待測(cè)信號(hào)的第一電平的持續(xù)時(shí)間。利用輸入輸出延時(shí)器作為延時(shí)模塊,相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用的鎖相環(huán),級(jí)聯(lián)鏈以及進(jìn)位鏈來實(shí)現(xiàn)的方案,降低非線性誤差對(duì)測(cè)量精度的影響,避免延時(shí)鏈的延時(shí)分布不均勻、以及溫度和電壓變化影響測(cè)量結(jié)果的情況,本技術(shù)具有較高的精度、分辨率以及抗環(huán)境干擾能力。通過調(diào)整延時(shí)模塊的延時(shí)值調(diào)整震蕩信號(hào)的周期,當(dāng)待測(cè)信號(hào)的第一電平為震蕩信號(hào)的周期的整數(shù)倍時(shí),即可通過測(cè)頻模塊和計(jì)數(shù)模塊得到震蕩信號(hào)的周期,和第一電平對(duì)應(yīng)的震蕩信號(hào)的周期個(gè)數(shù),隨后即可計(jì)算出待測(cè)信號(hào)的第一電平的持續(xù)時(shí)間。

40、應(yīng)當(dāng)理解,本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識(shí)本發(fā)明的實(shí)施例的關(guān)鍵或重要特征,也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

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