近年來,由于工程、科學(xué)、醫(yī)學(xué)和娛樂領(lǐng)域的巨大需求,高性能三維（3-Dimension,3D）成像技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注。在三維應(yīng)用中,如機(jī)器人技術(shù)、生物識(shí)別技術(shù)、安全監(jiān)控等,需要同時(shí)提取二維圖像和場(chǎng)景的三維深度圖像,因此,如何實(shí)現(xiàn)高精度、高效率地測(cè)量距離信息,已經(jīng)成為三維成像技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。其中3D成像距離測(cè)量中最有優(yōu)勢(shì)的方法之一是直接飛行時(shí)間測(cè)距方法（Time-of-flight,TOF）,其測(cè)量原理是光源給目標(biāo)物體發(fā)射連續(xù)的脈沖光,然后使用傳感器接收從目標(biāo)物體反射回來的脈沖光,在已知光速的前提下,通過計(jì)量脈沖光的飛行時(shí)間從而推出目標(biāo)物體的距離信息。實(shí)際中,這個(gè)距離信息的獲取是通過相應(yīng)的測(cè)量電路來進(jìn)行的。所以,對(duì)于采用直接飛行時(shí)間測(cè)距原理的時(shí)間間隔測(cè)量電路的深入研究意義重大。本文主要從事基于直接飛行時(shí)間測(cè)距技術(shù)的時(shí)間數(shù)字傳感器的研究,目的是為了實(shí)現(xiàn)三維測(cè)距芯片對(duì)于高精度、高集成度、低功耗和低成本、便攜化等性能要求。本文首先闡述了各類時(shí)間數(shù)字傳感器的工作原理,其次對(duì)其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)說明,最后選擇對(duì)基于時(shí)間放大技術(shù)（TimeAmplifier,TA）的兩步式時(shí)間數(shù)字傳... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．?３?ＴＤＣ微分非線性度示意圖??圖２．３中虛線是理想情況下的輸入－輸出特性曲線，線是際入－，??

?圖２．?８粗－細(xì)兩步式ＴＤＣ時(shí)序??粗計(jì)時(shí)器是６ｂｉｔ的異步計(jì)數(shù)器如圖２．９所示，其基本ｉ十時(shí)單元是帶清零功能的邊沿??觸發(fā)型Ｄ觸發(fā)器，其輸出結(jié)果是可直接讀取的二進(jìn)制碼。??＾－＞ＣＬＫ?Ｑ??＞ＣＬＫ?〇??ＸＬＫ?Ｑ??＞ＣＬＫ?Ｑ??＞ＣＬＫ?Ｑ??＞ＣＬＫ?Ｑ?－２－??ＣＬＫ??——＝ＣＬＫ＿??ＣＬＫ＿??ＣＬＫ一?￣？＝?ＣＬＫ一??ＣＬＫ＿??｜ＣＬＫ＿??—Ｄ?Ｑ’一?一?Ｄ?Ｑ’一?一?Ｄ?Ｑ’一「Ｄ?Ｑ’一?一?Ｄ?Ｑ’一「Ｄ?Ｑ’一??圖２．?９粗計(jì)時(shí)器電路結(jié)構(gòu)示意圖??細(xì)插值器由１６個(gè)延遲單元組成的延時(shí)漣構(gòu)成，如圖２．１０所示，將一個(gè)參考時(shí)鐘周??期分成了?１６等分。接口電路的輸出是細(xì)插值器的輸入，其輸出是１６位的溫度計(jì)碼，需??要被轉(zhuǎn)換成４位二進(jìn)制代碼，再與粗計(jì)數(shù)器的６位計(jì)數(shù)結(jié)果結(jié)合，實(shí)現(xiàn)ｌＯｂｉｔ的ＴＤＣ。??Ｉ?ＳＴＯＰ＿Ｆ?：?ＳＴＯＰ＿Ｆ?ＳＴＯＰ＿Ｆ??．．．．．??ｉｎ＿?ｙｉ?ｆ－［Ｘ｜Ｎ＾??ｒＶｐｖｈ??ＳＴＯＰＪＦ?ｊ?ＳＴＯＰ?Ｆ?ＳＴ０Ｐ＿Ｆ????Ｊ??圖２．?１０細(xì)插值器電路結(jié)構(gòu)示意圖??兩步式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了相對(duì)較高的時(shí)間精度和較寬的動(dòng)態(tài)范圍［３９］，但為了更一步提高時(shí)??間分辨率的話，需要延長(zhǎng)細(xì)計(jì)時(shí)器的延時(shí)鏈從而使得芯片面積劇增，并且粗計(jì)時(shí)器的動(dòng)??態(tài)范圍也與參考時(shí)鐘頻率相關(guān)，如果參考時(shí)鐘頻率過高，雖然時(shí)間精度會(huì)升高，但是動(dòng)??態(tài)范圍會(huì)減小

??圖２．?８粗－細(xì)兩步式ＴＤＣ時(shí)序??粗計(jì)時(shí)器是６ｂｉｔ的異步計(jì)數(shù)器如圖２．９所示，其基本ｉ十時(shí)單元是帶清零功能的邊沿??觸發(fā)型Ｄ觸發(fā)器，其輸出結(jié)果是可直接讀取的二進(jìn)制碼。??＾－＞ＣＬＫ?Ｑ??＞ＣＬＫ?〇??ＸＬＫ?Ｑ??＞ＣＬＫ?Ｑ??＞ＣＬＫ?Ｑ??＞ＣＬＫ?Ｑ?－２－??ＣＬＫ??——＝ＣＬＫ＿??ＣＬＫ＿??ＣＬＫ一?￣？＝?ＣＬＫ一??ＣＬＫ＿??｜ＣＬＫ＿??—Ｄ?Ｑ’一?一?Ｄ?Ｑ’一?一?Ｄ?Ｑ’一「Ｄ?Ｑ’一?一?Ｄ?Ｑ’一「Ｄ?Ｑ’一??圖２．?９粗計(jì)時(shí)器電路結(jié)構(gòu)示意圖??細(xì)插值器由１６個(gè)延遲單元組成的延時(shí)漣構(gòu)成，如圖２．１０所示，將一個(gè)參考時(shí)鐘周??期分成了?１６等分。接口電路的輸出是細(xì)插值器的輸入，其輸出是１６位的溫度計(jì)碼，需??要被轉(zhuǎn)換成４位二進(jìn)制代碼，再與粗計(jì)數(shù)器的６位計(jì)數(shù)結(jié)果結(jié)合，實(shí)現(xiàn)ｌＯｂｉｔ的ＴＤＣ。??Ｉ?ＳＴＯＰ＿Ｆ?：?ＳＴＯＰ＿Ｆ?ＳＴＯＰ＿Ｆ??．．．．．??ｉｎ＿?ｙｉ?ｆ－［Ｘ｜Ｎ＾??ｒＶｐｖｈ??ＳＴＯＰＪＦ?ｊ?ＳＴＯＰ?Ｆ?ＳＴ０Ｐ＿Ｆ????Ｊ??圖２．?１０細(xì)插值器電路結(jié)構(gòu)示意圖??兩步式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了相對(duì)較高的時(shí)間精度和較寬的動(dòng)態(tài)范圍［３９］，但為了更一步提高時(shí)??間分辨率的話，需要延長(zhǎng)細(xì)計(jì)時(shí)器的延時(shí)鏈從而使得芯片面積劇增，并且粗計(jì)時(shí)器的動(dòng)??態(tài)范圍也與參考時(shí)鐘頻率相關(guān)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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