TDC综述(一)——基于FPGA的TDC概述
1.1 高精度时间数字转换器概述(TDC)
- TDC常被用于测量时间间隔,广泛应用于物理研究、飞行时间测量领域等。虽然分辨率是一个重要的参数,但TDC非线性将直接影响整个系统的精度。此外,全数字锁相环(PLL)、频率发生器、光检测和测距(激光雷达)系统等应用要求每秒多次测量,以提高其可靠性。因此,在现代TDC体系结构中,不仅要提高TDC的分辨率,而且要提高TDC的线性和采样率。在选择架构时,功耗和资源利用也是重要的因素,因为现代应用领域常常是要求多通道并行测量。目前的竞争市场增加了对较低开发时间和快速原型的需求,这可以通过使用现场可编程门阵列(FPGA)来解决。在过去的几年里,FPGA技术一直在表现出巨大的进步,从制造工艺和技术到增强现有的开发工具。这使得FPGA能够在性能上缩小与应用集成电路(ASIC)[1]-[3]的差距。因此,基于FPGA的系统开始集成到最终产品[4]中,使FPGA不再是一个只有原型的平台。这导致越来越多的研究探索FPGA的体系结构来实现TDC系统。
- 尽管如此,基于ASIC和FPGA的TDC系统之间仍然有明显的区别。
- 大多数关于基于FPGA的TDC的研究工作都提出了TDC作为系统应用的一部分。研究的重点是应用本身,将TDC作为一个子系统,应用领域通常按分辨率和采样率分类。在这种情况下,TDC设计方法将根据要测量的时间间隔的特点进行。主要的努力是解决不同系统的部分是如何集成的。当研究集中在TDC上时,无论应用如何,主要的目标是提高TDC的线性和分辨率,主要采用统计法标定各个BIN以量化转化曲线线性度。在ASIC实现上,没有这样明确的区别。即使TDC针对一个特定的应用场景,由于TDC体系结构及其构建单元是定制的&#x
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