【技术实现步骤摘要】
一种基于TDC的多电压阈值采样方法、系统及设备
[0001]本专利技术涉及多电压阈值采样领域，特别是涉及一种基于TDC的多电压阈值采样方法、系统及设备。
技术介绍
[0002]模数转化器(Analog
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to
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DigitalConverter，ADC)是连接模拟世界与数字世界的桥梁，在设备中起着非常重要的作用，随着集成技术的不断发展，许多领域对ADC的性能要求越来越高。多通道小型化高速ADC采样是目前的研究热点，这使得目前模数转换器主要向高转换率、高精度、低功耗方向发展。
[0003]由于ADC的位数越多，精度就越高，速度就越慢因为每一位都增加一个时钟周期，ADC的功耗、精度和速率之间是一种相互制约的关系，在相同情况下，提高其中的一个指标性能，另外两个指标的性能会受到影响，同时满足低功耗、高精度、高速率的ADC芯片技术上难以实现，且成本过高。显然，传统ADC技术的采样速率和精度受ADC采样位宽限制，不适应目前数字化发展的趋势，需要一项新技术替代ADC，在保证高精度、低功耗的前提下，实现多通道小型化的高速采样。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种基于TDC的多电压阈值采样方法、系统及设备，以解决传统ADC技术的采样速率和精度受ADC采样位宽限制的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于TDC的多电压阈值采样方法，包括：
[0007]获取基准电压阈值以及正弦阈值信号；>[0008]将所述基准电压阈值以及所述正弦阈值信号一同输入至现场可编辑门阵列的第一差分输入口，生成带有时间信息的等时间间隔的方波信号；
[0009]根据所述方波信号确定正电压信号的时间数字转换器的计时标志，以及负电压信号的时间数字转换器的计时标志；所述计时标志包括计时开始标志以及计时结束标志；
[0010]获取未知信号，将所述正弦阈值信号以及所述未知信号一同输入至所述现场可编辑门阵列的第二差分输入口，生成所述未知信号的数字化波形；所述数字化波形为带有时间信息的非等时间间隔的方波信号；
[0011]根据所述正电压信号的时间数字转换器的计时标志以及所述负电压信号的时间数字转换器的计时标志，利用所述时间数据转换器记录所述数字化波形的时间信息；
[0012]根据所述数字化波形的时间信息，将所述数字化波形映射至所述方波信号在此时刻的电压值，生成时间
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电压对；所述时间
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电压对为所述未知信号筛选的采样点。
[0013]可选的，所述获取基准电压阈值以及正弦阈值信号，之前还包括：
[0014]基于多阈值电压采集原理，根据多阈值电压采样的多个常数阈值确定1个0V的基准电压阈值。
[0015]可选的，所述根据所述方波信号确定正电压信号的时间数字转换器的计时标志，以及负电压信号的时间数字转换器的计时标志，具体包括：
[0016]将所述方波信号的上升沿作为正电压信号的时间数字转换器的计时开始标志；
[0017]将所述方波信号的下降沿作为正电压信号的时间数字转换器的计时结束标志；
[0018]将所述方波信号的下降沿作为负电压信号的时间数字转换器的计时开始标志；
[0019]将所述方波信号的上升沿作为负电压信号的时间数字转换器的计时结束标志。
[0020]可选的，所述根据所述数字化波形的时间信息，将所述数字化波形映射至所述方波信号在此时刻的电压值，生成时间
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电压对，之后还包括：
[0021]对所述未知信号筛选的采样点的时间与幅值信号进行数据打包，生成整合数据；
[0022]将所述整合数据上传至上位机；
[0023]利用所述上位机拟合所述整合数据，生成重建信号。
[0024]一种基于TDC的多电压阈值采样系统，包括：
[0025]参数获取模块，用于获取基准电压阈值以及正弦阈值信号；
[0026]方波信号生成模块，用于将所述基准电压阈值以及所述正弦阈值信号一同输入至现场可编辑门阵列的第一差分输入口，生成带有时间信息的等时间间隔的方波信号；
[0027]计时标志确定模块，用于根据所述方波信号确定正电压信号的时间数字转换器的计时标志，以及负电压信号的时间数字转换器的计时标志；所述计时标志包括计时开始标志以及计时结束标志；
[0028]数字化波形确定模块，用于获取未知信号，将所述正弦阈值信号以及所述未知信号一同输入至所述现场可编辑门阵列的第二差分输入口，生成所述未知信号的数字化波形；所述数字化波形为带有时间信息的非等时间间隔的方波信号；
[0029]数字化波形的时间信息记录模块，用于根据所述正电压信号的时间数字转换器的计时标志以及所述负电压信号的时间数字转换器的计时标志，利用所述时间数据转换器记录所述数字化波形的时间信息；
[0030]映射模块，用于根据所述数字化波形的时间信息，将所述数字化波形映射至所述方波信号在此时刻的电压值，生成时间
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电压对；所述时间
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电压对为所述未知信号筛选的采样点。
[0031]可选的，还包括：
[0032]基准电压阈值确定模块，用于基于多阈值电压采集原理，根据多阈值电压采样的多个常数阈值确定1个0V的基准电压阈值。
[0033]可选的，所述计时标志确定模块，具体包括：
[0034]正电压信号计时开始标志确定单元，用于将所述方波信号的上升沿作为正电压信号的时间数字转换器的计时开始标志；
[0035]正电压信号计时结束标志确定单元，用于将所述方波信号的下降沿作为正电压信号的时间数字转换器的计时结束标志；
[0036]负电压信号计时开始标志确定单元，用于将所述方波信号的下降沿作为负电压信号的时间数字转换器的计时开始标志；
[0037]负电压信号计时结束标志确定单元，用于将所述方波信号的上升沿作为负电压信号的时间数字转换器的计时结束标志。
[0038]可选的，还包括：
[0039]整合数据生成模块，用于对所述未知信号筛选的采样点的时间与幅值信号进行数据打包，生成整合数据；
[0040]数据传输模块，用于将所述整合数据上传至上位机；
[0041]信号重建模块，用于利用所述上位机拟合所述整合数据，生成重建信号。
[0042]一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述所述的基于TDC的多电压阈值采样方法。
[0043]一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的基于TDC的多电压阈值采样方法。
[0044]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种基于TDC的多电压阈值采样方法、系统及设备，借助现场可编辑门阵列FPGA的差分输入引脚做比较器，只要FP本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于TDC的多电压阈值采样方法，其特征在于，包括：获取基准电压阈值以及正弦阈值信号；将所述基准电压阈值以及所述正弦阈值信号一同输入至现场可编辑门阵列的第一差分输入口，生成带有时间信息的等时间间隔的方波信号；根据所述方波信号确定正电压信号的时间数字转换器的计时标志，以及负电压信号的时间数字转换器的计时标志；所述计时标志包括计时开始标志以及计时结束标志；获取未知信号，将所述正弦阈值信号以及所述未知信号一同输入至所述现场可编辑门阵列的第二差分输入口，生成所述未知信号的数字化波形；所述数字化波形为带有时间信息的非等时间间隔的方波信号；根据所述正电压信号的时间数字转换器的计时标志以及所述负电压信号的时间数字转换器的计时标志，利用所述时间数据转换器记录所述数字化波形的时间信息；根据所述数字化波形的时间信息，将所述数字化波形映射至所述方波信号在此时刻的电压值，生成时间
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电压对；所述时间
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电压对为所述未知信号筛选的采样点。2.根据权利要求1所述的基于TDC的多电压阈值采样方法，其特征在于，所述获取基准电压阈值以及正弦阈值信号，之前还包括：基于多阈值电压采集原理，根据多阈值电压采样的多个常数阈值确定1个0V的基准电压阈值。3.根据权利要求1所述的基于TDC的多电压阈值采样方法，其特征在于，所述根据所述方波信号确定正电压信号的时间数字转换器的计时标志，以及负电压信号的时间数字转换器的计时标志，具体包括：将所述方波信号的上升沿作为正电压信号的时间数字转换器的计时开始标志；将所述方波信号的下降沿作为正电压信号的时间数字转换器的计时结束标志；将所述方波信号的下降沿作为负电压信号的时间数字转换器的计时开始标志；将所述方波信号的上升沿作为负电压信号的时间数字转换器的计时结束标志。4.根据权利要求1所述的基于TDC的多电压阈值采样方法，其特征在于，所述根据所述数字化波形的时间信息，将所述数字化波形映射至所述方波信号在此时刻的电压值，生成时间
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电压对，之后还包括：对所述未知信号筛选的采样点的时间与幅值信号进行数据打包，生成整合数据；将所述整合数据上传至上位机；利用所述上位机拟合所述整合数据，生成重建信号。5.一种基于TDC的多电压阈值采样系统，其特征在于，包括：参数获取模块，用于获取基准电压阈值以及正弦阈值信号；方波信号生成模块，用于将所述基准电压阈值以及所述正弦阈值信号一同输入至现场可编辑门阵列的第一差分输入口，生成带有时间信息的等时间间隔的方波信号；计时标志确定...
【专利技术属性】
技术研发人员：王黎明，魏帅敏，赵英亮，庞存锁，韩星程，李璇，王鉴，罗秀丽，翟宇，李龙，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
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