本技術(shù)涉及高速回波信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種高速回波信號(hào)雙沿精準(zhǔn)測(cè)時(shí)電路。

背景技術(shù)：

1、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(tdc)作為一種常用的測(cè)時(shí)電路，能夠?qū)⒋郎y(cè)量的時(shí)間域信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，現(xiàn)有高速回波信號(hào)測(cè)時(shí)方法利用了tdc芯片邊沿信號(hào)檢測(cè)的能力，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，主要原理是上升沿檢測(cè)，即測(cè)量發(fā)射脈沖上升沿至回波脈沖信號(hào)上升沿的時(shí)間間隔。如圖1所示，fpga控制脈沖發(fā)射，并將發(fā)射時(shí)刻作為tdc的開始信號(hào)，光電二極管和跨阻放大器負(fù)責(zé)將高速回波信號(hào)放大，再經(jīng)閾值可調(diào)的遲滯比較器(hcmp)轉(zhuǎn)成cml電平信號(hào)，作為tdc的停止信號(hào)。如圖2所示的時(shí)序圖，主要利用tdc回波上升沿檢測(cè)功能，采集開始信號(hào)上升沿到停止信號(hào)上升沿的時(shí)間差信息t11、t21、t31、t41，并轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息作為tdc輸出數(shù)據(jù)發(fā)送給fpga處理，即可得到與物體之間的距離信息。

2、為了適應(yīng)不同回波脈寬幅值的信號(hào)，遲滯比較器需要調(diào)節(jié)比較閾值用來(lái)轉(zhuǎn)化cml電平，受到噪聲干擾的回波信號(hào)具有不同的幅值，導(dǎo)致回波信號(hào)經(jīng)遲滯比較器(hcmp)產(chǎn)生的停止信號(hào)脈沖的上升沿之間存在差異，因此回波信號(hào)受到噪聲干擾時(shí)，通過(guò)單一的上升沿檢測(cè)會(huì)影響測(cè)量的精度和數(shù)據(jù)的可靠性，這一問(wèn)題的根本原因在于不同幅值下的上升沿斜率不同，信號(hào)幅值較小時(shí)，上升沿的斜率較大，而當(dāng)信號(hào)幅值較大時(shí)，上升沿的斜率較小。針對(duì)這一缺點(diǎn)可以采用游動(dòng)誤差校準(zhǔn)方法來(lái)修正計(jì)算值，即預(yù)先測(cè)量不同幅值的上升沿斜率，結(jié)合實(shí)際測(cè)量的幅值進(jìn)行插值，此方法不僅需要峰值電壓保持電路，將幅值時(shí)刻的dc電平轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息進(jìn)行量化處理，而且需要消耗大量的時(shí)間成本去制作游動(dòng)誤差查找表，為此，提出了一種回波信號(hào)雙沿測(cè)時(shí)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的是為了解決上述背景技術(shù)中提到的問(wèn)題，而提出的一種高速回波信號(hào)雙沿精準(zhǔn)測(cè)時(shí)電路。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：

3、一種高速回波信號(hào)雙沿精準(zhǔn)測(cè)時(shí)電路，包括兩塊tdc芯片、fpga、hcmp，兩塊所述tdc芯片的輸入端與hcmp的輸出端相連接，兩塊所述tdc芯片的輸出端與fpga連接，所述hcmp的輸入前端連接有tia和光電接收模塊。

4、優(yōu)選地，所述hcmp的正向cml電平接第一塊tdc的正向輸入和第二塊tdc的負(fù)向輸入，所述hcmp的負(fù)向cml電平接第一塊tdc的負(fù)向輸入和第二塊tdc的正向輸入。

5、優(yōu)選地，兩塊所述tdc芯片共享同一個(gè)時(shí)鐘源和控制信號(hào)。

6、優(yōu)選地，兩塊所述tdc芯片使用串行或并行方式連接。

7、優(yōu)選地，所述hcmp的正向cml電平信號(hào)為sp_p，所述hcmp的負(fù)向cml電平信號(hào)為sp_n。

8、本實(shí)用新型中，相比于現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)在于：

9、本實(shí)用新型通過(guò)同時(shí)采集回波信號(hào)的上升沿和下降沿得到回波脈寬時(shí)間信息，配合高分辨率tdc便可提供更準(zhǔn)確的時(shí)間測(cè)量結(jié)果，相比于傳統(tǒng)上升沿測(cè)時(shí)方法，補(bǔ)足了回波后沿的時(shí)間信息，降低了信號(hào)沿受到噪聲和失真的影響，消除了不同幅值情況下的上升沿測(cè)量偏差，回波信號(hào)雙沿測(cè)時(shí)可以提供更準(zhǔn)確、更精確的時(shí)間測(cè)量結(jié)果，有助于提高測(cè)量的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種高速回波信號(hào)雙沿精準(zhǔn)測(cè)時(shí)電路，其特征在于，包括兩塊tdc芯片、fpga、hcmp，兩塊所述tdc芯片的輸入端與hcmp的輸出端相連接，兩塊所述tdc芯片的輸出端與fpga連接，所述hcmp的輸入前端連接有tia和光電接收模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速回波信號(hào)雙沿精準(zhǔn)測(cè)時(shí)電路，其特征在于，所述hcmp的正向cml電平接第一塊tdc的正向輸入和第二塊tdc的負(fù)向輸入，所述hcmp的負(fù)向cml電平接第一塊tdc的負(fù)向輸入和第二塊tdc的正向輸入。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速回波信號(hào)雙沿精準(zhǔn)測(cè)時(shí)電路，其特征在于，兩塊所述tdc芯片共享同一個(gè)時(shí)鐘源和控制信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速回波信號(hào)雙沿精準(zhǔn)測(cè)時(shí)電路，其特征在于，兩塊所述tdc芯片使用串行或并行方式連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高速回波信號(hào)雙沿精準(zhǔn)測(cè)時(shí)電路，其特征在于，所述hcmp的正向cml電平信號(hào)為sp_p，所述hcmp的負(fù)向cml電平信號(hào)為sp_n。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種高速回波信號(hào)雙沿精準(zhǔn)測(cè)時(shí)電路，涉及高速回波信號(hào)處理領(lǐng)域，包括兩塊TDC芯片、FPGA、HCMP，兩塊所述TDC芯片的輸入端與HCMP的輸出端相連接，兩塊所述TDC芯片的輸出端與FPGA連接，所述HCMP的輸入前端連接有TIA和光電接收模塊。本技術(shù)通過(guò)同時(shí)采集回波信號(hào)的上升沿和下降沿得到回波脈寬時(shí)間信息，配合高分辨率TDC便可提供更準(zhǔn)確的時(shí)間測(cè)量結(jié)果，相比于傳統(tǒng)上升沿測(cè)時(shí)方法，補(bǔ)足了回波后沿的時(shí)間信息，降低了信號(hào)沿受到噪聲和失真的影響，消除了不同幅值情況下的上升沿測(cè)量偏差，回波信號(hào)雙沿測(cè)時(shí)可以提供更準(zhǔn)確、更精確的時(shí)間測(cè)量結(jié)果，有助于提高測(cè)量的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：李晴,吳勇,何滇,王文強(qiáng),翟世奇,田冀楠,陶文,查夢(mèng)凡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安電子科技大學(xué)蕪湖研究院
技術(shù)研發(fā)日：20231228
技術(shù)公布日：2024/10/21