【技术实现步骤摘要】
基于SCA的波形数字化时间测量方法及系统
本公开属于波形数字化电子学
，涉及一种基于SCA的波形数字化时间测量方法及系统。
技术介绍
波形数字化技术是未来粒子物理实验前端电子学非常重要的发展趋势之一，通过探测器波形，实验者可以获取其携带的所有物理信息。图1为现有技术中利用波形数字化技术获取信号信息的过程示意图。如图1所示，探测器输出波形经过波形数字化转化为波形数据，通过对波形数据进行拟合、插值和甄别即可获得波形所携带的时间信息。传统基于模数转换器(ADC，Analog-to-DigitalConverter)的波形数字化技术路线不仅集成度低，成本高昂，而且随着采样率的提高，功耗越来越大。而基于开关电容矩阵(SCA，Switched-CapacitorArrays)的波形数字化技术采用模拟采样+数字变换的路线，即：开关电容矩阵高速采样模拟信号，采样电荷再通过慢速高精度ADC数字化。该技术解决了高速采样和高精度模拟到数字(A/D，Analog-to-Digital)变换之间的矛盾，同时由于避免采用高速ADC，降低了...
【技术保护点】
1.一种基于SCA的波形数字化时间测量方法，其特征在于，包括：/n进行粗时间的测量，该粗时间作为SCA所采集波形的大量程时间单元，所述进行粗时间的测量的方法包括：/n在FPGA中引入与SCA的参考时钟同步的一路时钟信号，并以此在FPGA中生成两路时钟信号，所述两路时钟信号用于提供给FPGA中的一双计数器进行粗时间计数，所述两路时钟信号的周期与SCA采样循环时间相同，且设置两路时钟信号的相位差以保证每个计数器的亚稳态时间错开；以及/n在FPGA中设置SCA采样控制逻辑，利用SCA的采样停止信号锁存双计数器的输出结果，并根据采样停止位置编号选择双计数器其中一个计数器的结果来计算得到粗时间。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于SCA的波形数字化时间测量方法，其特征在于，包括：
进行粗时间的测量，该粗时间作为SCA所采集波形的大量程时间单元，所述进行粗时间的测量的方法包括：
在FPGA中引入与SCA的参考时钟同步的一路时钟信号，并以此在FPGA中生成两路时钟信号，所述两路时钟信号用于提供给FPGA中的一双计数器进行粗时间计数，所述两路时钟信号的周期与SCA采样循环时间相同，且设置两路时钟信号的相位差以保证每个计数器的亚稳态时间错开；以及
在FPGA中设置SCA采样控制逻辑，利用SCA的采样停止信号锁存双计数器的输出结果，并根据采样停止位置编号选择双计数器其中一个计数器的结果来计算得到粗时间。
2.一种基于SCA的波形数字化时间测量方法，其特征在于，包括：
进行粗时间的测量，该粗时间作为SCA所采集波形的大量程时间单元，所述进行粗时间的测量的方法包括：
在SCA芯片中集成一双计数器，在SCA芯片中引入与SCA的参考时钟同步的一路时钟信号，并以此生成两路时钟信号，所述两路时钟信号用于提供给所述双计数器进行粗时间计数，所述两路时钟信号的周期与SCA采样循环时间相同，且设置两路时钟信号的相位差以保证每个计数器的亚稳态时间错开；以及
在SCA芯片中设置SCA采样控制逻辑，利用SCA的采样停止信号锁存双计数器的输出结果，并根据采样停止位置编号选择双计数器其中一个计数器的结果来计算得到粗时间。
3.根据权利要求1或2所述的波形数字化时间测量方法，其中，所述根据采样停止位置编号选择双计数器其中一个计数器的结果来计算得到粗时间的方法包括：
根据采样停止位置编号对应的某一计数器是否处于该计数器的亚稳态时间内，如果处于亚稳态时间内，选择另一个计数器的结果来计算得到粗时间，如果不处于亚稳态时间内，选择该计数器的结果来计算得到粗时间；
或者，根据采样停止位置编号选取满足建立-保持时间的计数器的结果来计算得到粗时间。
4.根据权利要求1或2所述的波形数字化时间测量方法，其中，所述粗时间的范围与双计数器的位数有关。
5.根据权利要求1或2所述的波形数字化时间测量方法，还包括：
基于SCA所采集波形计算得到细时间的结果，该细时间作为所采集波形的子量程时间单元；以及
将所述细时间与所述粗时间进行对齐，通过粗时间与细时间的结合，得到SCA波形数字化的大量程的精确时间。
技术研发人员：赵雷，刘金鑫，刘树彬，安琪，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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