一种时间数字转换器及其时间测量电路与方法技术

本发明专利技术属于时间数字转换器技术领域，提供了一种时间数字转换器及其时间测量电路与方法。在本发明专利技术中，通过采用包括时间数字转换模块、统计模块以及计算模块的时间测量电路，使得时间数字转换模块对接收的起始脉冲信号进行循环延迟，并输出循环延迟信息至统计模块，且根据接收的停止脉冲信号对延迟后的起始脉冲信号进行多次采样，并输出多个数字电平信号至统计模块，统计模块根据多个数字电平信号与循环延迟信息计算相应的电平个数，并将电平个数发送至处理模块，处理模块根据电平个数计算起始脉冲信号与停止脉冲信号之间的时间间隔，进而避免了冒泡现象对测量结果的影响，解决了现有的TDC存在因冒泡现象而导致的准确性低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于时间数字转换器
，尤其涉及一种时间数字转换器及其时间测量电路与方法。
技术介绍
时间数字转换器(TDC，timetodigitalconverter)技术本质上是要解决超短时间间隔的测量问题。其历史要追溯到高能物理的实验中，对于元素粒子的探询需要强大的实验装备，在分析实验数据时，时间测量占据了相当重要的一部分。目前，在医学影像仪表、激光测距仪、超声波流量计、超声波密度仪、超声波厚度仪、磁滞伸缩定位，以及传感器应用中物理量(如电容、电阻、重量、密度、压力等)转化成频率和相位差后的测量等方面，TDC都有很好的应用前景。TDC技术是建立在R.Nutt在1968年提出的延迟线结构基础之上的，采用这种技术的计时器也通常被成为Nutt结构计时器。在早期，用同轴线来实现延迟线，但是为了实现高精度测量，需要数目众多的接头，因而电路庞大，使得这种技术在当时无法推广。随着半导体技术的发展，特别是大规模集成电路的发展，这种方法被移植到集成电路上后，才得到迅速的推广。基于Nutt结构的TDC的突出优点是结构简单，以数字电路为核心，便于专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)上的系统级芯片(SystemonChip，SOC)集成。但是在实际电路中，当停止信号stop到来的时候，在延迟环传输边界上，采样电路由于采样的偏差可能会造成后一级采样电路采样到1，而前一级采样确是0的情况，例如采样电路采样的正常结果为1111000，而由于采样时间的偏差可能导致采样电路的采样结果为1110100，即TDC发生冒泡现象，而冒泡现象降低了现有的通过下降沿寻找确定时间量的TDC的准确性。综上所述，现有的TDC存在因冒泡现象而导致的准确性低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种时间数字转换器及其时间测量电路与方法，旨在解决现有的TDC存在因冒泡现象而导致的准确性低的问题。本专利技术是这样实现的，一种时间测量电路，包括时间数字转换模块、统计模块以及计算模块；所述时间数字转换模块与所述统计模块连接，所述统计模块与所述计算模块连接；所述时间数字转换模块对接收的起始脉冲信号进行循环延迟，并输出循环延迟信息至所述统计模块，且根据接收的停止脉冲信号对延迟后的所述起始脉冲信号进行多次采样，并输出多个数字电平信号至所述统计模块；所述统计模块根据所述多个数字电平信号与所述循环延迟信息计算相应的电平个数，并将所述电平个数发送至所述处理模块；所述处理模块根据所述电平个数计算所述起始脉冲信号与所述停止脉冲信号之间的时间间隔。本专利技术的另一目的在于提供一种时间数字转换器，所述时间数字转换器包括上述的时间测量电路。本专利技术的又一目的还在于提供一种基于上述时间测量电路的时间测量方法，所述时间测量方法包括以下步骤：所述时间数字转换模块对接收的起始脉冲信号进行循环延迟，并输出循环延迟信息至所述统计模块，且根据接收的停止脉冲信号对延迟后的所述起始脉冲信号进行多次采样，并输出多个数字电平信号至所述统计模块；所述统计模块根据所述多个数字电平信号与所述循环延迟信息计算相应的电平个数，并将所述电平个数发送至所述处理模块；所述处理模块根据所述电平个数计算所述起始脉冲信号与所述停止脉冲信号之间的时间间隔。在本专利技术中，通过采用包括时间数字转换模块、统计模块以及计算模块的时间测量电路，使得时间数字转换模块对接收的起始脉冲信号进行循环延迟，并输出循环延迟信息至统计模块，且根据接收的停止脉冲信号对延迟后的起始脉冲信号进行多次采样，并输出多个数字电平信号至统计模块，统计模块根据多个数字电平信号与循环延迟信息计算相应的电平个数，并将电平个数发送至处理模块，处理模块根据电平个数计算起始脉冲信号与停止脉冲信号之间的时间间隔，使得该时间测量电路无需通过寻找下降沿的方式获取测量结果，进而避免了冒泡现象对测量结果的影响，解决了现有的TDC存在因冒泡现象而导致的准确性低的问题。附图说明图1是本专利技术一实施例所提供的时间测量电路的模块结构示意图；图2是本专利技术另一实施例所提供的时间测量电路的模块结构示意图；图3是本专利技术一实施例所提供的时间测量电路的电路结构示意图；图4是本专利技术一实施例所提供的时间测量电路中的统计模块的电路结构示意图；图5是本专利技术一实施例所提供的时间测量方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体附图对本专利技术的实现进行详细的描述：图1示出了本专利技术一实施例所提供的时间测量电路10的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分，详述如下：如图1所示，本专利技术实施例所示的时间测量电路10包括时间数字转换模块100、统计模块101以及计算模块102。其中，时间数字转换模块100与统计模块101连接，统计模块101与计算模块102连接。具体的，时间数字转换模块100对接收的起始脉冲信号Start进行循环延迟，并输出循环延迟信息至统计模块101，且根据接收的停止脉冲信号Stop对延迟后的起始脉冲信号Start进行多次采样，并输出多个数字电平信号至统计模块101；统计模块101根据多个数字电平信号与循环延迟信息计算相应的电平个数，并将电平个数发送至处理模块102；处理模块102根据电平个数计算起始脉冲信号Start与停止脉冲信号Stop之间的时间间隔。进一步地，作为本专利技术一优选实施方式，如图2所示，时间数字转换模块100包括多个延迟单元X1-Xn、多个采样单元Y1-Yn以及检测单元100a；其中，延迟单元X1-Xn中的最后一个延迟单元Xn为反相延迟单元。其中，多个延迟单元X1-Xn串联，并且最后一个延迟单元Xn的输出端与第一个延迟单元X1的输入端以及检测单元100a的输入端连接，检测单元100a的输出端与统计模块101连接；多个采样单元Y1-Yn的时钟输入端均接收停止脉冲信号，多个采样单元Y1-Yn的采样输入端与多个延迟单元X1-Xn的输出端一一对应连接，多个采样单元Y1-Yn的输出端与统计模块101连接。第一个延迟单元X1接收起始脉冲信号Start，多个延迟单元X1-Xn中除最后一个延迟单元Xn之外的延迟单元对起始脉冲信号Start进行多次延迟后输出至最后一个延迟单元Xn，最后一个延迟单元Xn对多次延迟后的起始脉冲信号Start进行反相延迟后重新输入至第一个延迟单元X1，以使多次延迟后并反相的起始脉冲信号Start在多个延迟单元X1-Xn中重新进行多次延迟；检测单元100a对多次延迟后并反相的起始脉冲信号Start进行检测，并根据检测结果输出循环延迟信息至统计模块101，其中，循环延迟信息为奇数轮延迟信息或偶数轮延迟信息；多个采样单元Y1-Yn根据停止脉冲信号Stop对多个延迟单元X1-Xn输出的延迟后的起始脉冲信号进行采样，并根据采样结果输出多个数字电平信号至统计模块101。具体的，如图3所示，多个延迟单元X1-Xn中的前n-1个延迟单元X1-Xn-1均由缓冲器组成，最后一个延迟单元Xn由反相器构成。当然本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中，多个延迟单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时间测量电路，其特征在于，所述时间测量电路包括：时间数字转换模块、统计模块以及计算模块；所述时间数字转换模块与所述统计模块连接，所述统计模块与所述计算模块连接；所述时间数字转换模块对接收的起始脉冲信号进行循环延迟，并输出循环延迟信息至所述统计模块，且根据接收的停止脉冲信号对延迟后的所述起始脉冲信号进行多次采样，并输出多个数字电平信号至所述统计模块；所述统计模块根据所述多个数字电平信号与所述循环延迟信息计算相应的电平个数，并将所述电平个数发送至所述处理模块；所述处理模块根据所述电平个数计算所述起始脉冲信号与所述停止脉冲信号之间的时间间隔。

【技术特征摘要】
1.一种时间测量电路，其特征在于，所述时间测量电路包括：时间数字转换模块、统计模块以及计算模块；所述时间数字转换模块与所述统计模块连接，所述统计模块与所述计算模块连接；所述时间数字转换模块对接收的起始脉冲信号进行循环延迟，并输出循环延迟信息至所述统计模块，且根据接收的停止脉冲信号对延迟后的所述起始脉冲信号进行多次采样，并输出多个数字电平信号至所述统计模块；所述统计模块根据所述多个数字电平信号与所述循环延迟信息计算相应的电平个数，并将所述电平个数发送至所述处理模块；所述处理模块根据所述电平个数计算所述起始脉冲信号与所述停止脉冲信号之间的时间间隔。2.根据权利要求1所述的时间测量电路，其特征在于，所述时间数字转换模块包括多个延迟单元、多个采样单元以及检测单元；其中，所述多个延迟单元中的最后一个延迟单元为反相延迟单元；多个所述延迟单元串联，并且最后一个所述延迟单元的输出端与第一个所述延迟单元的输入端以及所述检测单元的输入端连接，所述检测单元的输出端与所述统计模块连接；多个所述采样单元的时钟输入端均接收所述停止脉冲信号，多个所述采样单元的采样输入端与多个所述延迟单元的输出端一一对应连接，多个采样单元的输出端与所述统计模块连接；第一个所述延迟单元接收所述起始脉冲信号，多个所述延迟单元中除最后一个所述延迟单元之外的延迟单元对所述起始脉冲信号进行多次延迟后输出至最后一个所述延迟单元，最后一个所述延迟单元对多次延迟后的所述起始脉冲信号进行反相延迟后重新输入至第一个所述延迟单元，以使多次延迟后并反相的所述起始脉冲信号在多个所述延迟单元中重新进行多次延迟；所述检测单元对多次延迟后并反相的所述起始脉冲信号进行检测，并根据检测结果输出所述循环延迟信息至所述统计模块，其中，所述循环延迟信息为奇数轮延迟信息或偶数轮延迟信息；多个所述采样单元根据所述停止脉冲信号对多个所述延迟单元输出的延迟后的所述起始脉冲信号进行采样，并根据采样结果输出所述多个数字电平信号至所述统计模块。3.根据权利要求2所述的时间测量电路，其特征在于，当所述循环延迟信息为奇数轮延迟信息时，所述统计模块根据所述多个数字电平信号与奇数轮延迟信息，计算所述多个数字电平信号中的高电平个数。4.根据权利要求2所述的时间测量电路，其特征在于，当所述循环延迟信息为偶数轮延迟信息时，所述统计模块根据所述多个数字电平信号与偶数轮延迟信息，计算所述多个数字电平信号中的低电平个数。5.一种时间数字转换器，其特征在于，所述时间数字转换器包括如权利要求1至4任一项所述的时间测量电路。6.一种基于权利要求1所述的时间测量电路的时间测量方法，其特征在于，所述时间测量方法包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤江逊，赵琮，穆爽，
申请(专利权)人：深圳市锐能微科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44