一种基于FPGA的精密时间数字转换器及其测量不确定度评定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的精密时间数字转换器及其测量不确定度评定方法，利用28nm制程的FPGA芯片实现时间数字转换器，能够稳定实现优于50ps测量分辨率和精度的TDL插值架构的TDC；测量不确定度评定方法中建立了分辨率性能指标评价的数学模型并利用AMCM方法对所设计的精密时间数字转换器进行测量不确定度评定，通过与传统GUM法评定结果对比可以发现两种方法得到的目标量的概率分布几乎一致。本发明专利技术精密时间数字转换器在精密时间测量系统中具有很好的性能表现，此外，本发明专利技术针对TDL‑TDC这种最典型架构建立的分辨率指标测量模型以及进行的不确定度来源分析和测量不确定评定，可为今后的研究者提供方法参考。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密时间数字转换器领域，具体是一种基于fpga的精密时间数字转换器及其测量不确定度评定方法。

技术介绍

1、随着集成电路设计、制造和工艺技术的不断发展，高精度、高分辨率的时间间隔测量系统利用专用集成电路(asic)或者现场可编程门阵列(fpga)得以实现，该系统的核心是时间数字转换器(tdc)，其性能表现直接决定了它的应用场景，比如，高能物理实验、拉曼光谱、高性能质谱、空间科学仪器等应用系统往往需要亚皮秒甚至飞秒量级分辨率的tdc来提高整个系统的测量分辨率，这通常需要使用基于asic专门设计的高性能tdc，但是随着激光测距、激光扫描仪、正电子发射断层扫描等商业应用需求的增加，面向tdc技术的研究开始追求高通用性、经济性和快速研发与迭代能力，现有基于asic专门设计的高性能tdc其通用性、经济性和迭代能力均无法满足要求。因此，若能够基于fpga实现亚皮秒甚至飞秒量级分辨率的tdc，无疑能够满足高通用性、经济性和快速研发与迭代的要求。

2、目前，大量的研究投入到了基于fpga的tdc设计和实现，设计者最关注的是如何充分利用现有硬件资源本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于FPGA的精密时间数字转换器，其特征在于，包括上位机，以及由FPGA实现的双通道精细时间插值模块、解码模块、通信模块、整周期时间计数模块，其中：

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的精密时间数字转换器，其特征在于，所述上位机得到所述时间间隔后，进行测量结果不确定度来源分析和评定。

3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的精密时间数字转换器，其特征在于，还包括在线校准模块，所述在线校准模块由FPGA的逻辑单元实现，在线校准模块获取上位机得到的测量结果不确定度来源分析和评定结果，并由在线校准模块基于分析和评定结果对解码模块得到的精细时间进行在线校准...

【技术特征摘要】

1.一种基于fpga的精密时间数字转换器，其特征在于，包括上位机，以及由fpga实现的双通道精细时间插值模块、解码模块、通信模块、整周期时间计数模块，其中：

2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的精密时间数字转换器，其特征在于，所述上位机得到所述时间间隔后，进行测量结果不确定度来源分析和评定。

3.根据权利要求2所述的一种基于fpga的精密时间数字转换器，其特征在于，还包括在线校准模块，所述在线校准模块由fpga的逻辑单元实现，在线校准模块获取上位机得到的测量结果不确定度来源分析和评定结果，并由在线校准模块基于分析和评定结果对解码模块得到的精细时间进行在线校准和补偿。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏豪杰，余鑫，丁垠冶，陈文浩，倪岚霖，任明亮，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：