發(fā)布時(shí)間：2021-04-21 07:48

　　事件計(jì)時(shí)器用于將事件發(fā)生的時(shí)間信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,其核心技術(shù)是時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器（Time-to-Digital Converter,TDC）,事件計(jì)時(shí)器廣泛應(yīng)用于航空航天、量子通信實(shí)驗(yàn)、激光雷達(dá)測(cè)距等領(lǐng)域。事件計(jì)時(shí)器的精度與這些領(lǐng)域的技術(shù)水平密切相關(guān),某些應(yīng)用場(chǎng)合需要多通道事件計(jì)時(shí)器并行測(cè)量來提高效率。多通道大量程高精度事件計(jì)時(shí)器是通過同一設(shè)備同時(shí)測(cè)量多個(gè)通道事件發(fā)生的時(shí)刻信息,與單通道事件計(jì)時(shí)器相比能適應(yīng)多通道計(jì)時(shí)需求,有效減小系統(tǒng)的體積和重量。針對(duì)多通道大量程高精度事件計(jì)時(shí)器需求對(duì)TDC的常用設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析,采用粗細(xì)結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)多通道大量程高精度TDC設(shè)計(jì)。粗計(jì)數(shù)利用系統(tǒng)時(shí)鐘直接計(jì)數(shù)獲得,細(xì)計(jì)數(shù)由抽頭延遲鏈設(shè)計(jì)。本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),使用Xilinx Aritex-7內(nèi)部的專用進(jìn)位鏈單元（CARRY4）構(gòu)造延遲鏈,針對(duì)專用進(jìn)位鏈固有的超前進(jìn)位特性引起的“冒泡”現(xiàn)象,對(duì)抽頭的序號(hào)進(jìn)行了重新排序。為了提高編碼效率,本文采用了折半查找法將溫度計(jì)碼轉(zhuǎn)為二進(jìn)制碼。為了降低工藝、電壓、溫度對(duì)延遲鏈時(shí)延的影響,本文采用碼密度測(cè)試對(duì)細(xì)計(jì)數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn),并采用片上環(huán)形震蕩器來檢測(cè)時(shí)延的變化以實(shí)時(shí)... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
注釋表
第1章 緒論
    1.1 選題背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外事件計(jì)時(shí)器發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)事件計(jì)時(shí)器發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 國(guó)內(nèi)外時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 課題預(yù)期指標(biāo)及論文章節(jié)安排
    1.4 本章小結(jié)
第2章 多通道大量程高精度實(shí)踐計(jì)時(shí)器原理
    2.1 多通道事件計(jì)時(shí)器原理
    2.2 高精度時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)
        2.2.1 時(shí)間擴(kuò)展法
        2.2.2 時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換法
        2.2.3 游標(biāo)法
        2.2.4 時(shí)鐘相移采樣法
        2.2.5 抽頭延遲鏈法
    2.3 常見時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)對(duì)比
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于FPGA的多通道TDC核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.1 FPGA簡(jiǎn)介
        3.1.1 FPGA結(jié)構(gòu)
        3.1.2 FPGA開發(fā)流程
    3.2 TDC核總體設(shè)計(jì)方案
    3.3 粗計(jì)數(shù)單元
    3.4 細(xì)計(jì)數(shù)單元
        3.4.1 進(jìn)位鏈模塊
        3.4.2 編碼器模塊
        3.4.3 校準(zhǔn)電路模塊
    3.5 多通道TDC核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 TDC數(shù)據(jù)通信
    4.1 SPI簡(jiǎn)介
    4.2 基于Wishbone總線協(xié)議的SPI核與TDC核設(shè)計(jì)
    4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 系統(tǒng)驗(yàn)證與性能分析
    5.1 系統(tǒng)資源消耗
    5.2 系統(tǒng)功耗
    5.3 系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)
    5.4 TDC性能分析
        5.4.1 量程
        5.4.2 死時(shí)間
        5.4.3 TDC分辨率及非線性分析
        5.4.4 TDC精度
        5.4.5 TDC誤差分析
        5.4.6 在線溫度補(bǔ)償效果分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高精度事件計(jì)時(shí)器及其在衛(wèi)星激光測(cè)距應(yīng)用[J]. 秦思,吳志波,張海峰,張忠萍.  激光與紅外. 2019(04)
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[7]基于FPGA的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的編碼器[J]. 周磊,王春娥.  鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(02)
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[9]一種多輸入情況下FPGA跨時(shí)鐘域的解決方法[J]. 王娜,孫鈺林,袁素春,鄭晶晶.  空間電子技術(shù). 2014(04)
[10]FPGA設(shè)計(jì)中的跨時(shí)鐘域問題[J]. 俞帆,張偉欣.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2014(07)

博士論文
[1]基于FPGA高精度TDC設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D]. 尹俊.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所) 2018
[2]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]. 范歡歡.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[3]量子通信中的精密時(shí)間測(cè)量技術(shù)研究[D]. 沈奇.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]高精度事件計(jì)時(shí)器研究與設(shè)計(jì)[D]. 饒子兵.電子科技大學(xué) 2019
[2]基于FPGA的高效率時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)[D]. 王建利.杭州電子科技大學(xué) 2019
[3]基于FPGA與TDC-GPX2的精密時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[D]. 閆菲菲.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心) 2018
[4]量度與數(shù)作為時(shí)間的兩個(gè)面向及其相關(guān)困難[D]. 金凱.蘭州大學(xué) 2018
[5]高精度時(shí)間計(jì)時(shí)器軟件設(shè)計(jì)[D]. 李雅琳.電子科技大學(xué) 2017
[6]基于FPGA的時(shí)鐘相移TDC設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 李捷.重慶郵電大學(xué) 2016
[7]基于FPGA的高精度、多通道時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)[D]. 董永孟.重慶郵電大學(xué) 2016
[8]基于TDC測(cè)量時(shí)間間隔的精度的探索和研究[D]. 魏曉飛.北京郵電大學(xué) 2016
[9]多通道高精度時(shí)間標(biāo)記器研制[D]. 樊多盛.中國(guó)科學(xué)院研究生院（國(guó)家授時(shí)中心） 2014
[10]基于MicroBlaze的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 巫忠正.南京理工大學(xué) 2014



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