[发明专利]一种时间数字转换器及其时间测量电路与方法

说明书

本发明属于时间数字转换器技术领域，提供了一种时间数字转换器及其时间测量电路与方法。在本发明中，通过采用包括时间数字转换模块、统计模块以及处理模块的时间测量电路，使得时间数字转换模块对接收的起始脉冲信号进行循环延迟，并输出循环延迟信息至统计模块，且根据接收的停止脉冲信号对延迟后的起始脉冲信号进行多次采样，并输出多个数字电平信号至统计模块，统计模块根据多个数字电平信号与循环延迟信息计算相应的电平个数，并将电平个数发送至处理模块，处理模块根据电平个数计算起始脉冲信号与停止脉冲信号之间的时间间隔，进而避免了冒泡现象对测量结果的影响，解决了现有的TDC存在因冒泡现象而导致的准确性低的问题。

技术领域

本发明属于时间数字转换器技术领域，尤其涉及一种时间数字转换器及其时间测量电路与方法。

背景技术

时间数字转换器(TDC，time to digital converter)技术本质上是要解决超短时间间隔的测量问题。其历史要追溯到高能物理的实验中，对于元素粒子的探询需要强大的实验装备，在分析实验数据时，时间测量占据了相当重要的一部分。目前，在医学影像仪表、激光测距仪、超声波流量计、超声波密度仪、超声波厚度仪、磁滞伸缩定位，以及传感器应用中物理量(如电容、电阻、重量、密度、压力等)转化成频率和相位差后的测量等方面，TDC都有很好的应用前景。

TDC技术是建立在R.Nutt在1968年提出的延迟线结构基础之上的，采用这种技术的计时器也通常被成为Nutt结构计时器。在早期，用同轴线来实现延迟线，但是为了实现高精度测量，需要数目众多的接头，因而电路庞大，使得这种技术在当时无法推广。随着半导体技术的发展，特别是大规模集成电路的发展，这种方法被移植到集成电路上后，才得到迅速的推广。

基于Nutt结构的TDC的突出优点是结构简单，以数字电路为核心，便于专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)上的系统级芯片(System onChip，SOC)集成。但是在实际电路中，当停止信号stop到来的时候，在延迟环传输边界上，采样电路由于采样的偏差可能会造成后一级采样电路采样到1，而前一级采样确是0的情况，例如采样电路采样的正常结果为1111000，而由于采样时间的偏差可能导致采样电路的采样结果为1110100，即TDC发生冒泡现象，而冒泡现象降低了现有的通过下降沿寻找确定时间量的TDC的准确性。

综上所述，现有的TDC存在因冒泡现象而导致的准确性低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种时间数字转换器及其时间测量电路与方法，旨在解决现有的TDC存在因冒泡现象而导致的准确性低的问题。

本发明是这样实现的，一种时间测量电路，包括时间数字转换模块、统计模块以及处理模块；

所述时间数字转换模块与所述统计模块连接，所述统计模块与所述处理模块连接；

所述时间数字转换模块对接收的起始脉冲信号进行循环延迟，并输出循环延迟信息至所述统计模块，且根据接收的停止脉冲信号对延迟后的所述起始脉冲信号进行多次采样，并输出多个数字电平信号至所述统计模块；所述统计模块根据所述多个数字电平信号与所述循环延迟信息计算相应的电平个数，并将所述电平个数发送至所述处理模块；所述处理模块根据所述电平个数计算所述起始脉冲信号与所述停止脉冲信号之间的时间间隔。

本发明的另一目的在于提供一种时间数字转换器，所述时间数字转换器包括上述的时间测量电路。

本发明的又一目的还在于提供一种基于上述时间测量电路的时间测量方法，所述时间测量方法包括以下步骤：

所述时间数字转换模块对接收的起始脉冲信号进行循环延迟，并输出循环延迟信息至所述统计模块，且根据接收的停止脉冲信号对延迟后的所述起始脉冲信号进行多次采样，并输出多个数字电平信号至所述统计模块；