一种连续时差测量的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种等延时信号转换方法及装置，可以实现电子信号的高电平或低电平的持续时间、上升沿至上升沿或下降沿至下降沿的时间间隔的连续测量，不仅给出了将其应用于飞行时间测量、激光测距等的方法及装置，还提供了几种将该方法应用于串行数据接收的方法及装置，降低了对时钟频率(Frequency)、畸变(Distortion)、晃动(Jitter)等的敏感度，使串行数据接收装置更加可靠和易于实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及时差测量（0000)的方法及装置，诸如时差采样的方法及装置、时 差连续测量的方法及装置等，包括脉冲宽度测量、脉冲周期测量、串行数据接收、飞行时间 测量等。具体地说，本专利技术涉及一种高速度、高精度、宽量程的连续时差测量（〇〇〇〇)的方 法及装置，基于该方法及装置可以低成本、高性能的实现多种测量装置及系统，满足脉冲测 距、飞行时间测量、串行数据通信等需求。
技术介绍
感知自然现象的出现时间和先后次序是了解自然的基本手段之一，时差测量 (〇〇〇〇)是感知时间和次序的必要手段，一般情况下，时差测量（〇〇〇〇)的速度、精度、量程、 成本等要求不尽相同，往往不能兼顾，例如，高速度测量的精度和量程有限制，高精度测量 的速度和量程有限制，宽量程测量的速度和精度有限制，高速度、高精度、宽量程意味着较 _的成本，等等。 本专利技术提供一种时差测量（0000)的方法及装置，可以兼顾高速度、高精度、宽量 程、低成本等要求，满足多种应用需求。【附图说明】 以下首先对本专利技术说明书的附图进行简单的介绍，然后再结合这些附图对本专利技术 的各个实施范例进行介绍，说明本专利技术的原理和特征。 在以下的附图中： 图1为按照本专利技术的方法实现的优选实例被测信号N= 8环形分频（0110)电路 及时序的不意图； 图2为按照本专利技术的方法实现的优选实例中间信号（0116)的同步采样（0130)电 路及时序的不意图； 图3为按照本专利技术的方法实现的优选实例中间触发（0136)时序的示意图。【具体实施方式】 下面首先对本专利技术的方法进行说明，然后对应用本专利技术方法所需的优选实例电路 进行说明，再对应用本专利技术方法的优选实例装置进行说明。 在附图中，M0S晶体管的衬底没有被标出，约定NM0S晶体管的衬底均接地线GND、 PM0S晶体管的衬底均接电源VDD。 在附图及本说明书中，锁存器（0040)的选通信号用E(EP、EN)表示，当EP为高电 平⑶、EN为低电平（L)时，锁存器（0040)的输出Q(QP、QN)等于输入D(DP、DN)，当EP为 低电平（L)、EN为高电平⑶时，锁存器（0040)的输出Q(QP、QN)不变。 在附图及本说明书中，许多电信号都是双相信号，约定XXXP表示正相信号、XXXN 表示负相信号、XXX或XXX(P/N)表示双相信号，XXX是一个含大写或小写字符及数字的字 符串；如是成组的多个信号，分别用XXX〈m:0>P、XXX〈m:0>N、XXX〈m:0>、XXX〈m:0>(P/N)表 示全组的m+1个信号，分别用XXX〈m:0>P/N表示高电平或低电平有效的全组的m+1个信号， 分别用XXX〈X>P、XXX〈X>N、XXX〈X>表示信号组中的每个信号或单个信号，分别用XXX〈x>P/N 表示高电平或低电平有效的信号组中的每个或单个信号；有时<m:0>也被用来表示成组的 m+1个电路模块。 在以下的说明中： 1、跃迁（0020)是指模拟信号从一个相对稳定电压到另一个相对稳定电压的快速 变化； 2、翻转（0030)是数字信号从低电平（L)到高电平⑶或从高电平⑶到低电平 (L)的快速变化； 3、脉冲宽度（0400)是指被测信号（0010)处于低电平（L)或处于高电平（H)的持 续时间； 4、脉冲周期（0500)是指被测信号（0010)相邻两次从低电平（L)到高电平（H)或 从高电平（H)到低电平（L)翻转（0030)之间的时间间隔； 5、飞行时间（0600)是指被测信号（0010)的一次或多次翻转（0030)到一个起始 翻转（0036)之间的时间间隔，如起始翻转（0036)来自另一个信号则须将其嵌入到被测信 号（0010)中； 6、持续时间或时间间隔一般从模拟信号跃迁（0020)或数字信号翻转（0030)过程 的中点开始，至模拟信号跃迁（0020)或数字信号翻转（0030)过程的中点结束。 在时差测量（〇〇〇〇)装置中，需要测量脉冲宽度（0400)或脉冲周期（0500)或飞行 时间（0600)，一般都采取模拟和数字混合的方法测量，即用时钟对被测信号（0010)进行采 样得到同步采样（0130)，用数字方法测量同步采样（0130)的脉冲宽度（0400)或脉冲周期 (0500)或飞行时间（0600)，用模拟方法分别测量被测信号（0010)与同步采样（0130)的前 沿时差（0050)和后沿时差（0060)，即可得到被测信号（0010)的脉冲宽度（0400)或脉冲周 期（0500)或飞行时间（0600)，方法的差别在于时差测量（0000)和时钟采样（0130)方法及 对被测信号（〇〇1〇)的限制。 为了兼顾高速度、高精度、宽范围时差测量（〇〇〇〇)的要求，本专利技术的方法不是直 接的而是间接的测量被测信号（0010)的脉冲宽度（0400)或脉冲周期（0500)或飞行时间 (0600)，既可以测量被测信号（0010)中单个的脉冲宽度（0400)或脉冲周期（0500)或飞 行时间（0600)，也可以连续测量被测信号（0010)的脉冲宽度（0400)和（或）脉冲周期 (0500)和（或）飞行时间（0600)，输出连续测量结果或输出平均测量结果，不仅可以满足 脉冲测距的需求，还可以满足接收串行数据的需求。 对被测信号（0010)进行等时延信号转换（0100)，等时延的产生多个中间信号 (0116)，对中间信号（0116)进行时钟采样（0130)得到中间采样（0134)信号，对中间信号 (0116)和中间采样（0134)进行时差测量（0000)，间接得到被测信号（0010)的脉冲宽度 (0400)和（或）脉冲周期（0500)和（或）飞行时间（0600)，是本专利技术方法的核心。 一、等时延信号转换 本节说明本专利技术进行等时延信号转换（0100)的方法及装置。 图1是N= 8环形分频（0110)电路及时序的示意图，其中S(SP、SN)是被测信号 (0010)。偶数N= 8 个锁存器（0040)0112/0 :N/2-l和 0114/0 :N/2-l构成一个除N环 形分频（0110)电路，N分频被测信号（0010)，对应被测信号（0010)上升翻转（rise transition，0032)的中间信号（0116)是RT〈0:N/2-l>(RT〈0:N/2-l>P、RT〈0:N/2-l>N)， 对应被测信号（0010)的下降翻转（falltransition，0034)的中间信号（0116)是FT〈0: N/2-l>(FT〈0:N/2-l>P、FT〈0 :N/2-l>N)。 被测信号（0010)和RT〈0:N/2-l>、FT〈0:N/2-l>等中间信号（0116)对应的时序 也显示在图1中，为简洁说明，被测信号（0010)S被画成具有相等的脉冲宽度（0400)和脉 冲周期（0500)，实际上被测信号（0010)S的脉冲宽度（0400)和脉冲周期（0500)往往不相 等且随机变化。 用T表示时钟周期（0050)，时钟可以是单相时钟AK(AKP，AKN)，也可以是双相时钟 AK(AKP、AKN)、BK(BKP、BKN)，还可以是四项时钟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等时延信号转换的方法及装置，包括：a)可变的偶数N个锁存器的输入输出同相级联后再首尾反相级联成环构成一个除N环形分频电路，对被测信号S进行N分频，锁存器的位置编号为0至N‑1，偶数位置锁存器的选通端口E同相接被测信号，其输出是对应被测信号上升翻转的中间信号RT<n>，奇数位置锁存器的选通端口E反相接被测信号，其输出是对应被测信号下降翻转的中间信号FT<n>，被测信号的低电平或高电平的持续时间须大于锁存器的最小选通时间，S是输入信号，RT<n>和FT<n>是输出信号；b)分别用M＝3/4个锁存器输入输出同相级联构成时钟同步器，由单相时钟AK或双相时钟AK、BK或四相时钟AK、BK、CK、DK对中间信号eT<n>同步采样，锁存器的位置编号m为0至M‑1，偶数和奇数位置锁存器的选通端口E分别同相和反相接时钟，与m对应的锁存器输出信号分别是中间采样ek0<n>、ek1<n>、ek2<n>、ek3<n>等，中间触发ekT<n>＝ek2<n>/ek3<n&gt;，e为R、F分别表示输入的中间信号是RT<n>、FT<n>，k为A、B、C、D分别表示采样的是时钟AK、BK、CK、DK等，时钟的半周期须大于锁存器的最小选通时间，AK、BK、CK、DK等是输入信号，RAT<n>、FAT<n>、RBT<n>、FBT<n>、RCT<n>、FCT<n>、RDT<n>、FDT<n>等是输出信号；c)选用同样电路及器件参数的锁存器构成环形分频器和时钟同步器，并且让锁存器的负载也尽可能相同，以减少等时延信号转换的误差；d)偶数N的选择须保证在中间信号RT<n>和FT<n>中的两次翻转之间，可以完成中间触发相对于中间信号的时差测量并为下次时差测量做好准备，n取值范围是周期性的从0变化至N/2‑1。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伯安，
申请(专利权)人：刘伯安，
类型：发明
国别省市：北京;11