【技术实现步骤摘要】
一种应用于飞行时间传感器的时间数字转换器及T2B译码器
[0001]本专利技术涉及时间数字转换器技术和FPGA数字电路
,具体涉及一种应用于飞行时间传感器的时间数字转换器及T2B译码器。
技术介绍
[0002]时间数字转换器(Time
‑
to
‑
Digital Converter,TDC)是一种将时间量转化为数字量以实现一个事件发生时刻的记录的功能器件;对于两个事件之间的时间间隔的测量,一般可以由两个TDC分别测量两个事件的发生时刻,两个发生时刻的差值就是该两个事件的时间间隔。因此技术特性,TDC在飞行时间(Time of Flight,TOF)测量领域被广泛使用。在激光TOF传感器中,入射信号和回波信号携带着传感器捕获的时间信息,通常达到亚纳秒甚至皮秒级别。因此,TDC的分辨率直接决定了TOF传感器的性能,而TDC性能的提高将拓展TOF传感器的应用前景。
[0003]TDC有模拟和数字两种实现方法。在早期阶段,数字TDC一般由特定应用集成电路(ASIC)实现。随着可编程门电路(Field Programmable Gate Array,FPGA)的发展,FPGA由于具有高灵活性和短开发周期的优势而被广泛关注。早期的TDC多为计数型TDC,但应用场景对TDC的分辨率要求正在不断提高,仅使用计数型TDC想要达到亚纳秒甚至皮秒级分辨率十分困难,为此研究人员专利技术了一系列时间内插方式对TDC的分辨率进行提高,如抽头延迟线法、WAVE UNION,多相位法、伪插值法(PSD ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种应用于飞行时间传感器的时间数字转换器,包括粗时钟计数器,所述粗时钟计数器以系统时钟信号进行周期计数,用于通过计数得到待测信号的粗时间测量二进制码;其特征在于,还包括阶跃信号发生器、抽头延迟链、触发器阵列、温度计转二进制译码器、码密度校准电路以及计算处理电路;所述阶跃信号发生器用于在待测信号的时间戳触发下产生阶跃信号,并传送至抽头延迟链;所述抽头延迟链由多个延迟单元组成,且每个延迟单元均设置有抽头,用于根据阶跃信号对待测信号进行延时缓存,并能够通过抽头对外提供数据读取;所述触发器阵列用于在系统时钟信号的上升沿触发下锁存抽头延迟链中的各抽头状态,并通过抽头读取得到带有待测信号的延迟信息的温度计码,传送至所述温度计转二进制译码器;所述温度计转二进制译码器用于观测搜索所述温度计码中抽头状态的变化边界位置,并根据所述变化边界位置统计被锁存在抽头延迟链中抽头状态为1的数量,表示为数量二进制码,传送至码密度校准电路;所述码密度校准电路用于采用码密度测试的方式对抽头延迟链中每个延迟单元的延迟时间进行校准,并结合所述数量二进制码所指示的抽头延迟链中抽头状态为1的数量,统计得到待测信号的细时间测量二进制码;所述计算处理电路用于根据所述粗时间测量二进制码和所述细时间测量二进制码进行计算,得到作为输出的时间测量结果。2.根据权利要求1所述应用于飞行时间传感器的时间数字转换器,其特征在于,所述抽头延迟链由FPGA中的多个超前进位结构CARRY4作为延迟单元构成,每个延迟单元包含四个级联的二路复用器,每个二路复用器的输出端均设置有抽头。3.根据权利要求2所述应用于飞行时间传感器的时间数字转换器,其特征在于,所述温度计转二进制译码器以抽头延迟链中每个延迟单元的第一个抽头作为观测点,对温度计码中抽头状态的变化边界位置进行观测搜索。4.根据权利要求3所述应用于飞行时间传感器的时间数字转换器,其特征在于,所述温度计转二进制译码器包括:抽头观测单元,获取抽头延迟链中各抽头锁存形成的温度计码A;并以抽头延迟链中每个延迟单元的第一个抽头作为观测点,抽出组成观测序列子温度计码B;观测序列查找表,用于统计观测序列子温度计码B中抽头状态为1的数量,记为二进制的选择信号Sel;选择处理单元,利用所述选择信号Sel对所述温度计码A进行码位选择,选择出温度计码A中锁存的最后S个码位,二进制数S=Sel<<2+100b,抽出组成气泡抽头子温度计码C;其中,100b表示4的二进制值;气泡抽头查找表,用于分别统计气泡抽头子温度计码C中前4个码位中抽头状态为1的数量、以及后Sel<<2
‑
1个码位中抽头状态为0的数量,分别记为二进制数P和二进制数Q;统计处理单元,用于统计计算被锁存在抽头延迟链中抽头状态为1的数量,并表示为数量二进制码result进行输出:result=Sel<<2+P
‑
Q;
Sel<<2为选择信号Sel左移2位后所表示的数值。5.根据权利要求4所述应用于飞行时间传感器的时间数字转换器,其特征在于,所述气泡抽头查找表的具体处理方式是:查找观测序列子温度计码B中抽头状态的01变化边界位置,将该变化边界位置中抽头状态为0的码位在气泡抽头子温度计码C中...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨晓占,张煜铖,冯文林,杨梦飞,
申请(专利权)人:重庆理工大学,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。