高分辨率事件計時技術用于精確測量事件發生時刻,涉及模擬數字電路、精密測量儀器、高速信號處理等多學科知識。在各個領域有著廣泛的應用,比如激光測距、激光成像雷達、衛星發射、遠距離星地對時、導航通信與定位、高速信號測試儀器等許多方面。本文圍繞高分辨率事件計時器展開研究,經過方案論證、硬件電路仿真設計、數字邏輯設計、上位機軟件編寫和實驗驗證,實現了LSB為5ps的高分辨率事件計時器設計,具體包括:1、深入分析了基于TAC的高分辨率時間間隔測量原理,探討了該方法測量速度較慢和溫度漂移明顯的問題,并結合項目實際需求,給出了電路改進和實現方案。2、在總體方案的基礎上,完成核心器件的選型。硬件電路設計采用模塊化設計思想,主要包括比較器整形模塊,邏輯控制模塊、時間間隔測量模塊、鎖相時鐘模塊,自校正模塊、系統狀態監測模塊和ARM。針對不同模塊,給出設計思路,其中基于雙恒流源結構的TAC電路解決了電容電荷恢復時間過長的問題,在保證測量精度的前提下,提升測量重復率。3、高分辨率計時器系統采用FPGA+RAM的架構實現數據的采集、處理和傳送,其中FPGA與分立元器件協同配合實現多通道獨立測量。邏輯設計采用自頂向...

【文章頁數】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1通用計數法工作波形圖

第二章事件計時器原理及方案論述5第二章事件計時器原理及方案論述本章介紹了主流的高分辨率事件計時器測量方法，接著比對分析不同計時器方法，最后給出適合本課題的測量方案。根據項目需求，設計目標的優先級也不同，接下來幾節將主要分析高分辨率事件計時器基本原理以及幾種常見的時間測量方法。2.....

圖3-8雙恒流源電路仿真圖

電子科技大學碩士學位論文26真圖：圖3-8雙恒流源電路仿真圖圖3-8可以看出，在電容兩端電壓下降時有上沖的過程，結束的時候能看到信號的下沖。這是由于仿真所用的三極管導通關斷速率太慢所致，為了得到更好的線性性，選用更加高速三極管。與此同時，仿真分析得到不同電容在不同充放電所呈現的線....

圖3-10ADC周圍電路原理圖

第三章事件計時器硬件電路設計29圖3-10ADC周圍電路原理圖如圖3-10所示：ADC選用ADI公司的16位、采樣速率為1MSPS的AD7980。采用SPI通訊協議，通訊引腳分別對應原理圖中的AD1_SCLK、AD1_SDO和AD1_CS。ADC的輸入參考電平為5V，輸出TTL電....

圖3-11ADC量化波形圖

第三章事件計時器硬件電路設計29圖3-10ADC周圍電路原理圖如圖3-10所示：ADC選用ADI公司的16位、采樣速率為1MSPS的AD7980。采用SPI通訊協議，通訊引腳分別對應原理圖中的AD1_SCLK、AD1_SDO和AD1_CS。ADC的輸入參考電平為5V，輸出TTL電....

本文編號：4000726