[发明专利]高精度时间测量器

权利要求书

1.一种高精度时间测量器，其特征在于：包括时间数字转换器（100），输入比较器（200），脉冲发生器（300），时钟产生电路（400），算术逻辑单元（500）；测量开始时，时间数字转换器（100）发出START信号，控制脉冲发生器（300）发射脉冲，脉冲由UP或DOWN通道发出，输入比较器（200）的STOP1或者STOP2通道，输入信号通过交流耦合输入，输入比较器（200）和参考电压为直流电压，当有START信号输入时，输入比较器200立刻输出STOP信号；时间数字转换器100根据START和STOP信号分别进行粗计数和/或精计数，其中计数器的参考时钟由时钟产生电路400提供；将计数结果都输出给算术逻辑单元500，由算术逻辑单元500精确计算START和STOP间的时间差。

2.根据权利要求1所述的时间测量器，其特征在于，所述的时间数字转换器（100）包括小时间常数积分器（101），大时间常数积分器（102），比较器（103），计数器（104）和控制电路（105）；所述大时间常数积分器（102）的时间常数是小时间常数积分器（101）的N倍，其中N大于等于1000；测量开始时，控制电路（105）发出复位信号，将小时间常数积分器（101）和大时间常数积分器（102）复位，然后，再发出START信号，同时计数器（104）开始粗计数过程；在收到输入比较器（200）发出的STOP信号的时候，小时间常数积分器（101）开始工作，比较器（103）正端输入电压开始下降，此时粗计数过程结束；待小时间常数积分器（101）工作结束之后，比较器（103）正端输入电压保持，控制电路（105）再控制大时间常数积分器（102）开始工作，比较器（103）负端输入电压开始下降，同时计数器（104）开始精计数过程；当比较器（103）负端输入电压下降到等于正端输入电压时，输出电压由高变成低，精计数过程结束。

3.根据权利要求2所述的时间数字转换器，其特征在于：所述的小时间常数积分器（101）和大时间常数积分器（102）的时间常数相差N倍，N大于等于1000。

4.根据权利要求1所述的时间测量器，其特征在于，所述的输入比较器（200）包括具有电路结构相同的第一比较器（201）和第二比较器（202），以及输入选择开关（203），其中，所述输入选择开关（203）用于STOP1T通道和STOP2通道的选择；所述第一比较器（201）和第二比较器（202）分别内置有一个自动调零回路，所述自动调零回路用于将第一比较器（201）和第二比较器（202）的失调信息动态储存起来，从而达到消除失调电压的功能；通过失调电压自动调零，所述第一比较器（201）和第二比较器（202）可以准确判断输入信号的过零点，得到准确的时间差；所述第二比较器（202）是在调零之后再配置失调电压，工作时，在第二比较器（202）的输出电压翻转后，时间数字转换器100才采用第一比较器（201）的输出电压，保证输入信号到达一定强度后第一比较器（201）再进行判断，避免干扰信号造成输入比较器（200）误判断，确保得到准确的时间差。