时间测量电路、时间测量方法、时间测量芯片、时间测量模组和电子设备技术

本申请公开了一种时间测量电路、时间测量方法、时间测量芯片、时间测量模组和电子设备，涉及时间测量和深度测量技术领域。本申请的时间测量电路包括：信号选择输出模块，用于接收第一信号、第二信号和参考时钟信号，并选择输出的测量信号，其中，所述测量信号为所述第一信号、所述第二信号、所述参考时钟信号以及调整后的参考时钟信号中的一种；时间测量模块，用于校准时间测量精度及测量所述第一信号和所述第二信号之间的时间间隔。本申请还提供基于上述时间测量电路的时间测量方法、时间测量芯片、时间测量模组以及电子设备。本申请在时钟频率提升空间有限的条件下，可以快速实现皮秒级别以内的高精度时间测量。秒级别以内的高精度时间测量。秒级别以内的高精度时间测量。

Time measurement circuit, time measurement method, time measurement chip, time measurement module and electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
时间测量电路、时间测量方法、时间测量芯片、时间测量模组和电子设备


[0001]本申请涉及测时和深度测量
，尤其涉及一种时间测量电路、时间测量方法、时间测量芯片、时间测量模组和电子设备。

技术介绍

[0002]TDC(Time
‑
to
‑
Digital Converter，时间数字转换器)是一种将时间间隔转换为数字量输出的器件，广泛使用于需要高精度时间测量的测距传感领域，如照相对焦、物体识别、增强现实(AR)、三维建模、实景导航等。传统的TDC由多相位环形振荡器(multi
‑
phase ring oscillator)及D触发器组成，通过模拟方法进行设计。
[0003]然而，采用传统模拟方法设计时通常使用高频时钟PLL和环形振荡器产生多种相位的时钟作为TDC的精度测量单位，当精度要求越高，就需要越高的PLL时钟，使得设计难度增加，并且时钟频率提高将导致电路功耗增加。这种模拟方法还存在易受外界干扰、控制复杂、面积功耗大等技术问题，难以在集成电路上迅速实现。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供了一种时间测量电路、方法、芯片、模组和设备，用以取代传统模拟方法并实现高精度时间长度测量精度。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种时间测量电路，所述电路包括：
[0006]信号选择输出模块，用于接收第一信号、第二信号和参考时钟信号，并选择输出测量信号，其中，所述测量信号为所述第一信号、所述第二信号、所述参考时钟信号以及调整后的参考时钟信号中的一种；
[0007]时间测量模块，用于校准时间测量精度，并测量所述第一信号和所述第二信号之间的时间间隔。
[0008]第二方面，本申请实施例还提供一种基于前述的时间测量电路的时间测量方法，所述方法包括：
[0009]S1：获取所述时间测量电路的测量精度；
[0010]S2：根据所述测量精度，获取第一信号上升沿和第一信号上升沿之后首个参考时钟上升沿之间的时间间隔，记为第一时间间隔；
[0011]S3：根据所述测量精度，获取第二信号上升沿和第二信号上升沿之后首个参考时钟上升沿之间的时间间隔，记为第二时间间隔；
[0012]S4：获取所述第一信号上升沿之后首个参考时钟上升沿和所述第二信号上升沿之后首个参考时钟上升沿之间的参考时钟周期个数；
[0013]S5：根据所述第一时间间隔、第二时间间隔和所述参考时钟周期个数，获取所述第一信号和所述第二信号之间的时间间隔。
[0014]第三方面，本申请实施例提供了一种时间测量芯片，所述时间测量芯片包括：
[0015]如第一方面任一项所述的时间测量电路；以及
[0016]模数转换电路，用于模拟信号转换为数字信号并输入到所述时间测量电路。
[0017]第四方面，本申请实施例提供了一种时间测量模组，所述模组包括：
[0018]发射器，用于发射检测信号；
[0019]接收器，用于接收所述检测信号对应的反射信号；
[0020]如第三方面所述的时间测量芯片，所述时间测量芯片与所述发射器和所述接收器连接，用于测量所述发射器发射的检测信号和所述接收器接收到所述检测信号对应的反射信号的时间间隔。
[0021]第五方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括如第四方面所述的时间测量模组。所述电子设备是智能手机、无人机、可移动机器人、智能电视机、AR/VR设备、3D深度测量设备中任一种、两种或多种。
[0022]综上所述，本申请的有益效果如下：
[0023]本申请实施例的时间测量电路通过信号选择输出模块和时间测量模块实现了时间测量精度的校准和测量信号的时间测量。在时钟频率提升空间有限的条件下，可以快速实现皮秒以下的高精度时间测量，在目前普遍的工艺下，可实现约30ps的测量精度。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本申请的保护范围内。
[0025]图1是本申请实施例中时间测量电路的结构示意图。
[0026]图2是本申请实施例中信号选择输出模块的示意图。
[0027]图3是本申请实施例中信号选择输出模块的另一示意图。
[0028]图4是本申请实施例中时间测量模块的示意图。
[0029]图5是本申请实施例中时间测量电路的另一种结构示意图。
[0030]图6是本申请实施例中时间测量电路的一种示意图。
[0031]图7是本申请实施例中时间测量电路的另一种示意图。
[0032]图8是本申请实施例中时间测量方法的流程示意图。
[0033]图9是本申请实施例中时间测量方法中获取第一信号和第二信号时间间隔的波形示意图。
[0034]图10是本申请实施例中时间测量方法中获取时间测量精度的波形示意图。
[0035]图11是本申请实施例中时间测量方法中获取第一信号上升沿与锁存第一信号上升沿之间时间间隔的波形示意图。
[0036]图12是本申请实施例的时间测量芯片的结构示意图。
[0037]图13是本申请实施例的时间测量模组的结构示意图。
具体实施方式
[0038]下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细描
述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本申请，并不被配置为限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。
[0039]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0040]实施例一
[0041]请参见图1，图1是本申请实施例中时间测量电路的结构示意图。如图1所示，本申请实施例提供了一种时间测量电路10，该时间测量电路10包括：信号选择输出模块11和时间测量模块12。
[0042]信号选择输出模块11，用于接收第一信号、第二信号和参考时钟信号，并选择输出的测量信号，其中，测量信号为第一信号、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时间测量电路，其特征在于，所述电路包括：信号选择输出模块，用于接收第一信号、第二信号和参考时钟信号，并选择输出测量信号，其中，所述测量信号为所述第一信号、所述第二信号、所述参考时钟信号以及调整后的参考时钟信号中的一种；时间测量模块，用于校准时间测量精度，并测量所述第一信号和所述第二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，所述时间测量模块包括：延时链，用于从所述信号选择输出模块接收所述测量信号，其中，所述延时链包括依次连接的n个延时单元，所述延时链的第一延时单元与所述信号选择输出模块的输出端相连，并将所述测量信号的上升沿从所述第一延时单元顺序传递至所述延时链的第n延时单元，其中，n为大于2的正整数；锁存模块，用于锁存所述延时链的输出信号，其中，所述锁存模块至少包括n个锁存单元，所述锁存单元的两个输入端中的一个输入端与一个延时单元的输出端相连，另一个输入端用于接收所述参考时钟信号。3.根据权利要求2所述的时间测量电路，其特征在于，所述信号选择输出模块包括：第一选择单元、第二选择单元，其中，所述第一选择单元的两个输入端分别用于接收所述第一信号和所述第二信号，所述第一选择单元的输出端连接所述第二选择单元的输入端；所述第二选择单元的一个输入端连接所述第一选择单元的输出端，所述第二选择单元的另一个输入端用于接收所述参考时钟信号，所述第二选择单元的输出端连接所述延时链中第一延时单元的输入端。4.根据权利要求2所述的时间测量电路，其特征在于，所述信号选择输出模块包括：第一选择单元、第二选择单元、正负脉冲发生单元、调度单元，其中，所述第一选择单元的两个输入端分别接收所述第一信号和所述第二信号，所述第一选择单元的输出端连接所述第二选择单元的输入端；所述第二选择单元的一个输入端连接所述第一选择单元的输出端，所述第二选择单元的另一个输入端连接所述正负脉冲发生单元的输出端，所述第二选择单元的输出端连接所述延时链的第一延时单元的输入端；所述正负脉冲发生单元的输入端接收所述参考时钟信号，所述正负脉冲发生单元的输出端连接第二选择单元的其中一个输入端；所述正负脉冲发生单元用于产生正单周期时钟信号或负单周期时钟信号；调度单元，所述调度单元用于控制所述正负脉冲发生单元将输入的所述参考时钟信号调整为所述正单周期时钟信号或所述负单周期时钟信号。5.根据权利要求2
‑
4任一项所述的时间测量电路，其特征在于，所述时间测量电路还包括：译码模块，与所述锁存模块相连，所述译码模块用于将所述锁存模块的输出信号转换为便于读取的二进制数据。6.根据权利要求2
‑
4任一项所述的时间测量电路，其特征在于，所述延时单元为反相器。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王方波，
申请(专利权)人：深圳阜时科技有限公司，
类型：发明
国别省市：