摘要：为解决时间数字转换TDC模块数据传输中遇到的连续性和可靠性问题,以用户数据包协议(UDP)作为通信协议,采用Cyclone III FPGA为控制芯片,针对重离子治癌项目中对时间间隔测量的要求,设计了基于FPGA的数据传输接口。测试结果表明:该系统能稳定地与主机进行通信,可用于Inbeam PET影像装置中飞行时间的测量。

摘要：针对星载GM-APD单光子测距系统难以兼顾宽量程高精度测量问题,文中设计了一种基于等效脉冲粗精两级的精细化时间数字转换电路(Time-to-Digital Converter,TDC)。该TDC首先基于分段式计数原理,设计了粗精两级的计数架构,保证了TDC宽量程测量;其次,针对精计数单元,采用时钟等相差相移π/N,生成等效高频脉冲时钟,将精计数单元的计时精度提升N倍;再次采用多计数器双沿间隔计数方法,将精计数单元计时精度进一步提升至2N倍;最后通过模拟仿真与实验验证对文中设计的TDC进行远距离单光子测距性能测试。仿真与实验结果表明:文中面向远距离单光子测距设计的精细化时间数字转换电路在参考时钟为50 MHz时,计时分辨率为416.67 ps,计时量程达1.31 ms。对室内10 m处目标进行100次测距重复实验,测距误差为5.62 cm,对室外参考距离为2616.5 m处目标进行测距实验,测距的方差为0.0017 m,由此可见,基于文中等效脉冲粗精两级精细化时间数字转换电路的单光子测距系统可以实现远距离目标的高精度、宽量程测量。

摘要：为了解决小管径、低流速流量条件下热量计量不精确的问题,设计了一种高精度、高分辨率的超声波热量测量系统。采用时间-数字转换芯片TDC-GP2,结合时差法和电容充放电法进行流量和温度测量,系统实现的时间间隔测量精度不超过0. 001 5%×设置值,分辨率能够达到100 ps。

摘要：单光子探测在量子信息、生物医学、激光雷达成像等领域具有重要应用前景,InGaAs盖革雪崩焦平面具有单光子探测灵敏度,通过计量光子飞行时间实现距离探测,时间数字转换精度决定整个探测系统的测距精度,是近年来单光子探测领域的研究热点。设计了一款64×64面阵型像素级高分辨低误码时间数字转换阵列电路(Time to Digital Converter,TDC),采用局部共享型高中低三段式异步周期TDC结构。低段位TDC全阵列共享,基于压控延迟链(Voltage Control Delay Line,VCDL)分相时钟实现亚纳秒计时;中高段位每个像素独享,中段位采用分频计数器降低时钟频率,降低阵列整体功耗,高段位采用线性反馈移位寄存器实扩展计时量程并实现计时、数据存储、输出一体化。采用延迟采样方案显著降低了因段间计数时钟不匹配导致的数据锁存误码问题。采用0.18μm CMOS工艺流片,实测250 MHz参考时钟频率下分辨率0.5 ns,积分非线性-0.4~0.6 LSB,微分非线性-0.4~0.4 LSB,TDC转换单调,有效量程位数13位,20 kHz帧频功耗380.5 mW。

摘要：时间数字转换系统用于功耗要求严格的超声波流量测控片上系统SOC(System On a Chip)。为此,提出了基于时间数字转换技术TDC(time-to-digital coversion)和时钟计数技术相结合的架构模式,并根据集成电路功耗来源与低功耗优化思路进行了门控时钟、门级电路功耗优化、多阈值电压低功耗优化。优化结果表明:以多阈值电压优化架构来降低系统级功耗,其效果比门控时钟优化的效果更为明显,功耗较优化前降低约30%,能满足本系统较严格的低功耗的设计要求。

摘要：随着电子技术的进步,通过数字电路实现微小时差的测量成为现实,时间到数字转换(TDC)技术已经广泛应用于测量等领域。本文介绍ACMA公司生产的TDC-GP2时间数字转换芯片,通过设计一套实用的电路系统应用于超声三维海流计系统。实验分析表明,通过此方法测量脉冲到达时间间隔可以获得亚纳秒的时间分辨力,并可实现精确的三维流速测量,测量精度达到±3mm/s。

摘要：介绍了用于MWDC前端电子学读出信号测量的时间数字读出模块的研制。该模块基于FPGA强大的逻辑控制功能与数据处理能力,采用高精度、小封装、低功耗、低成本的专用时间数字转换芯片实现设计。测试结果表明该模块时间分辨好于55 ps,积分非线性好于1 LSB,微分非线性好于0.01%,能够满足应用需求。

摘要：硅通孔中的缺陷不仅会导致硅通孔网络中传输延迟变化,也会引起对故障更为敏感的跳变延迟波动.本文基于时间数字转换原理提出一种非侵入式、皮秒级精度的绑定前硅通孔测试方法来检测电阻开路故障和泄漏故障.把硅通孔看作是驱动门的容性负载,遍历环状缩减单元的脉冲将会一直被缩减,直到该脉冲消失.将脉冲的缩减量数字化成一个数字码并与预期无故障信号的数字码进行比较.使用HSPICE在45 nm CMOS集成电路工艺库下模拟故障检测实验.实验结果表明本文方案能够检测到0.2 k?以上的电阻开路故障和等效泄漏电阻40 M?以下的泄漏故障.与现有方案相比,本文方案测试精度可以达到皮秒级,具有更大的故障检测范围以及质量分级能力,对初始输入信号频率或测试时钟信号频率无严格限制,可测试性设计面积开销相比于晶片面积可以忽略不计.

摘要：设计了一种FPGA实现的基于多相位时钟脉冲计数的多通道高分辨率时间数字转换系统。利用多时钟脉冲计数技术,实现数倍于计数时钟频率的计时分辨率,同时实现简便、资源占用少、利于大规模扩展通道数的高精度时间测量需求。尤其适用于阵列光电探测器的激光脉冲飞行时间测量系统。设计实现了64通道、计时分辨率1.25 ns的系统并进行了实验验证。结果表明此系统测量结果标准差优于1 ns,计时分辨率仍有进一步提高的潜力。

摘要：高分辨率时间数字转换系统(TDC)采用环形延时门单元(RGDS)高分辨率系统,在可编程器件(PLD)上实现,解决了延时门的综合、延时时间的离散性等问题。由于设计、实现和集成电路工艺无关,所以可以方便地移植到其他系统和PLD芯片中。本设计在Altera公司的CPLD芯片上的仿真测试表明,时间分辨率最高可达3.5ns。本实验通过了时序仿真和硬件测试。