[发明专利]一种基于集成鉴相鉴频器的脉冲时间间隔测量方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子测量技术领域的脉冲时间间隔测量技术，具体涉及一种基于集成鉴相鉴频器的脉冲时间间隔测量方法及电路。

背景技术

脉冲时间间隔测量技术对国民经济和国防建设意义重大，在现代通信、定位定时、航天测控、数字示波器等领域有着广泛的应用。时间间隔测量技术由来已久，大致可分为模拟方法和数字方法两大类，主要有时间-幅度转换法、时间间隔扩展法、游标法、抽头延迟线法等。传统的模拟方法离不开模数转换的过程，容易受外界干扰的影响，测量精度不可能很高；而数字方法不需要模数转换，测量精度高，但需要大规模集成电路ASIC(专用集成电路)的支撑，工艺复杂、生产成本高。

发明内容

为了克服上述技术问题的缺点，本发明提供了一种结合模拟和数字方法优点的电路简单、测量准确的基于集成鉴相鉴频器的脉冲时间间隔测量方法。

本发明的基于集成鉴相鉴频器的脉冲时间间隔测量方法，其特别之处在于，包括以下步骤：a.选取一个ECL逻辑的集成鉴相鉴频器，设其两个脉冲输入端分别为R、V，两个鉴相输出端分别为b.待测输入脉冲1经过限幅电路1，输入到ECL集成鉴相鉴频器的输入端R；待测输入脉冲2经过限幅电路2，输入到ECL集成鉴相鉴频器的输入端V；c.选取一个正、负双电源供电的高速、低失调集成运算放大器与外围电阻、电容元件构成差分输入式有源比例积分滤波器，集成鉴相鉴频器的输出端分别连接到差分输入式有源比例积分滤波器的两个输入端；d.有源比例积分滤波器的输出连接到一个具有双极性转换模式的A/D转换器的模拟电压输入端；e.选取一个高速微控制器MCU，用于对A/D转换器输出的数字量进行计算，得到两个输入脉冲的相位差；f.将其中一路输入脉冲连接到高速可编程分频器的输入，分频器的输出连接到MCU的一个端口输入端Pn；g.MCU预置可编程分频器的分频比；输入到Pn的脉冲上升沿启动MCU定时器，Pn的下一个脉冲上升沿使MCU定时器停止，记录定时器数据；重复10次测量，由MCU计算取10次测量的平均值，并根据预置的可编程分频器的分频比得到输入脉冲的周期T；h.MCU根据测得的相位差和周期T，计算得到两个输入脉冲信号的时间间隔，将测量结果送到显示器显示。

本发明的基于集成鉴相鉴频器的脉冲时间间隔测量方法，其特征在于：所述步骤d中，A/D转换器是一种特殊的双极性A/D转换器，通过编程配置，允许其输入模拟电压数值的绝对值在小于等于参考电压的4倍范围内，都能够正常转换。

差分输入式有源比例积分滤波器采用正、负双电源供电，其输出电压可能为正值，也可能是负值，取决于两个因素：一是集成鉴相鉴频器输入脉冲R超前于V，还是V超前于R；二是鉴相鉴频器的输出端分别连接到集成运算放大器的同相端、反相端，还是分别连接到集成运算放大器的反相端、同相端。无论有源比例积分滤波器输出的电压是正极性还是负极性，具备双极性转换模式的A/D转换器都能够将其转换为相应的带符号数字量，然后由MCU计算得到两路输入脉冲的相位差。

两路同频率的脉冲信号，在得到它们的相位差之后，再测得其中一路信号的周期T，就可以通过计算，间接得到这两个脉冲的时间间隔Δt。将任一路输入脉冲经过可编程分频器n次分频后，频率降低到MCU可以直接测量的范围，输入到MCU的端口Pn。设定MCU工作在定时器方式，在Pn输入脉冲的一个周期内对机器周期计数，就可以测量出分频器输出脉冲的周期T′。若测量10次，取平均值，则T′的精度更高。考虑分频器的分频比n，再计算得到待测输入脉冲的周期T。那么，两个待测输入脉冲的时间间隔根据公式(1)可得到。

相应地，为了克服上述技术问题的缺点，本发明提供了一种电路简单、测量准确的基于集成鉴相鉴频器的脉冲时间间隔测量电路。