【摘要】：時(shí)間間隔測(cè)量為科學(xué)研究、工程技術(shù)以及軍工等領(lǐng)域提供了精準(zhǔn)的時(shí)基坐標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各領(lǐng)域?qū)r(shí)間間隔測(cè)量的準(zhǔn)確性和分辨率提出了更高的要求。為了滿足精密測(cè)量技術(shù)的需求,時(shí)間間隔測(cè)量手段從模擬測(cè)量轉(zhuǎn)換為數(shù)字測(cè)量,其中FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)因其具有運(yùn)行速度快、可擴(kuò)展性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn),使得其在測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文對(duì)時(shí)間間隔測(cè)量理論發(fā)展路線進(jìn)行了綜述,重點(diǎn)對(duì)時(shí)間內(nèi)插法及其原理進(jìn)行了討論分析。對(duì)現(xiàn)有的時(shí)間內(nèi)插法進(jìn)行了改進(jìn)并且實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的時(shí)間間隔測(cè)量方法。時(shí)間間隔測(cè)量方法由“粗”測(cè)和“細(xì)”測(cè)兩個(gè)部分組成,“粗”測(cè)部分利用同步計(jì)數(shù)器組的形式實(shí)現(xiàn),該方法避免了計(jì)數(shù)器由于級(jí)聯(lián)模式等原因?qū)Φ臅r(shí)鐘頻率限制;“細(xì)”測(cè)部分的時(shí)間間隔測(cè)量利用時(shí)鐘分相法和延遲鏈法兩種時(shí)間內(nèi)插方法實(shí)現(xiàn)。本文實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA的時(shí)鐘分相內(nèi)插測(cè)時(shí)法,該方法根據(jù)時(shí)鐘分相原理對(duì)時(shí)鐘移相進(jìn)行改進(jìn),利用FPGA中的PLL對(duì)時(shí)鐘的半個(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行多次移相,達(dá)到降低PLL有限抽數(shù)個(gè)數(shù)對(duì)測(cè)時(shí)分辨率限制的目的。本文實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA的延遲鏈內(nèi)插測(cè)時(shí)法,該方法利用邊沿同步器實(shí)現(xiàn)被測(cè)信號(hào)邊沿提取,避免系統(tǒng)的多次采樣處理;利用FPGA內(nèi)部專用進(jìn)位鏈對(duì)信號(hào)進(jìn)行延遲處理,解決了延遲鏈法由于走線造成的延遲時(shí)間不均勻等問(wèn)題。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證,文中提出的時(shí)鐘分相法的測(cè)時(shí)分辨力達(dá)到了165ps,測(cè)量范圍為12us;延遲鏈法的測(cè)時(shí)分辨力達(dá)到了61ps,測(cè)量范圍為20.4us。本文實(shí)現(xiàn)的基于FPGA的時(shí)間間隔內(nèi)插測(cè)量方法分辨力高,測(cè)量范圍可調(diào)節(jié),且具有可擴(kuò)展性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn),可適用于某些定制時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x器設(shè)備的研發(fā)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH714
【圖文】：

CycloneII器件中的PLL位置

- 10 -圖 2-4 Stratix IV 器件中的 PLL 位置[35]tratix IV 器件中的專用全局時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)(GCLK)、局域時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)(RCLK)以及外(PCLK)組成了具有層次結(jié)構(gòu)的時(shí)鐘架構(gòu)，此結(jié)構(gòu)提供了多達(dá) 236 個(gè)單一的6GCLK + 88RCLK + 132PCLK)，并支持每個(gè)器件象限中多達(dá) 71 個(gè)單一、RCLK 和 PCLK 時(shí)鐘源(16GCLK + 22RCLK + 33PCLK)。表 2-1 列出

【參考文獻(xiàn)】

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1 祁跡;鄧智;劉以農(nóng);;一種基于FPGA的高精度單周期TDC設(shè)計(jì)[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2011年04期

2 康曉文;劉亞強(qiáng);崔均健;楊章?tīng)N;金永杰;;基于FPGA進(jìn)位鏈TDC延時(shí)模型的建立與性能測(cè)試[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2011年03期

3 雷琳君;楊燕;陳衛(wèi)標(biāo);;星載激光測(cè)距儀的高精度時(shí)間間隔測(cè)量單元[J];中國(guó)激光;2007年10期

4 方穗明;王占倉(cāng);;碼密度法測(cè)量模數(shù)轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)參數(shù)[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2006年11期

5 安琪;;粒子物理實(shí)驗(yàn)中的精密時(shí)間間隔測(cè)量[J];核技術(shù);2006年06期

6 張延;黃佩誠(chéng);;高精度時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)與方法[J];天文學(xué)進(jìn)展;2006年01期

7 沈文博,劉樹(shù)彬,劉繼國(guó),安琪;BES Ⅲ中的高精度同步時(shí)間放大技術(shù)研究[J];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);2005年05期

8 丁建國(guó),沈國(guó)保,劉松強(qiáng);基于數(shù)字延遲線的高分辨率TDC系統(tǒng)[J];核技術(shù);2005年03期

9 江曉山,盛華義;BESIII主漂移室時(shí)間測(cè)量中HPTDC的應(yīng)用研究[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2004年04期

10 李樹(shù)洲;衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)星地時(shí)間同步方法[J];無(wú)線電工程;2002年10期

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1 范歡歡;基于FPGA的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

2 孟升衛(wèi);高速精密時(shí)間間隔測(cè)量及應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

3 宋健;基于FPGA的精密時(shí)間—數(shù)字轉(zhuǎn)換電路研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

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1 黃海艦;基于FPGA時(shí)間內(nèi)插技術(shù)的TDC設(shè)計(jì)[D];華中師范大學(xué);2013年

2 張靖;GPS導(dǎo)航衛(wèi)星星地時(shí)間同步技術(shù)的仿真研究[D];西安電子科技大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2734270