[发明专利]TDC单元、TDC阵列以及测距系统

说明书

本申请公开了一种TDC单元、TDC阵列以及测距系统，该TDC单元包括振荡模块用于生成具有固定周期的参考时钟信号；复位模块用于监测测量触发信号，并根据测量触发信号的上升沿生成复位信号输出至计数模块，以及根据测量触发信号生成延时同步信号输出至计时模块；计数模块用于记录参考时钟信号的运行周期数得到记录结果，以及根据接收到的复位信号触发复位；计时模块用于根据延时同步信号转换工作状态，当工作状态为测量状态时，响应于记录触发信号获取计数模块的当前记录结果，以得到时间戳数据。本申请的TDC单元为常开启状态，且通过复位信号对计数模块进行复位重启，可以减小由于电源线上的寄生电感而引起的电压抖动，提高了TDC单元的测量精度。

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，具体涉及一种TDC单元、TDC阵列以及测距系统。

背景技术

直接飞行时间(Direct Time-Of-Flight，DTOF)系统可以通过发出短脉冲光，并测量发射的短脉冲光返回所需的时间来检测与物体之间的距离。目前，DTOF系统的核心组件主要有激光器(Laser)、单光子雪崩二极管(Single-Photon Avalanche Diode，SPAD)以及时间数字转换器(Time-to-Digital Converter，TDC)，激光器被触发信号触发发射一束激光信号，同时触发信号控制TDC阵列被打开，激光信号被物体反射回来后，被SPAD传感器接收，SPAD传感器将该激光信号转换为电信号，该电信号触发TDC阵列中对应的TDC单元记录触发信号与电信号之间的时间差即时间戳数据，进而基于该时间差可以得到与物体之间的距离。

现有技术中，TDC单元通常与SPAD传感器集成在一起，形成集成电路裸片，该集成电路裸片经过封装，最后会搭载在印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)上，以通过印制电路板与其他电子元器件电连接。因此，供电电源的电源线需依次经印制电路板和封装，才能到达TDC单元，为其供电。

由于电源线需经过印制电路板和封装后才能连接到TDC单元，走线较长，因此，电源线上存在较大的寄生电感，而在TDC单元开启或关断时，寄生电感会使电源线上产生较大的电压抖动，又由于TDC单元中的高速数模混合模块对电源线上的抖动非常敏感，因此，电源线上较大的电压抖动会直接影响到TDC单元对时间戳数据的测量精度，导致测量精度偏低、测量结果存在较大偏差。

发明内容

本申请提供一种TDC单元、TDC阵列以及测距系统，旨在解决现有技术中为TDC单元供电的电源线走线较长，电源线上较大的电压抖动导致TDC单元的测量精度降低，测量结果存在较大偏差的问题。

第一方面，本申请提供一种TDC单元，该TDC单元包括振荡模块、计数模块、计时模块和复位模块，振荡模块分别与复位模块和计数模块电连接，计时模块分别与计数模块和复位模块电连接，振荡模块、计数模块和计时模块均被配置为常开启状态；

振荡模块，用于生成具有固定周期的参考时钟信号；

复位模块，用于监测测量触发信号，并根据测量触发信号的上升沿生成复位信号输出至计数模块，以及根据测量触发信号生成延时同步信号输出至计时模块；

计数模块，用于记录参考时钟信号的运行周期数得到记录结果，以及根据接收到的复位信号触发复位；

计时模块，用于根据延时同步信号转换工作状态，当工作状态为测量状态时，响应于记录触发信号获取计数模块的当前记录结果，以得到时间戳数据。

在本申请一种可能的实现方式中，复位模块包括延时寄存单元和逻辑门电路；

延时寄存单元，用于监测测量触发信号，并根据测量触发信号的上升沿和预设的延时时间生成延时反相信号输出至逻辑门电路；

逻辑门电路，用于根据测量触发信号和延时反相信号生成复位信号输出至计数模块。