[发明专利]一种时间放大器

说明书

技术领域

本发明涉及电子测量和信号处理，尤其涉及一种时间放大器。

背景技术

在电子测量和信号处理领域，时间放大器，又称时间差分放大器，是一种放大两个信号间的时间间隔的装置，时间间隔是结束时间与开始时间的差。结束时间和开始时间可以由信号的下降沿和上升延或上述两者发生的时间表示。时间放大器的放大倍数定义为时间放大器的输出时间间隔除以时间放大器的输入时间间隔的值。时间放大器可以用于距离测量等应用中，是时间域信号处理电路的基本装置。

时间放大器可以由互斥（Mutual Exclusion,MUTEX）单元或两个交叉耦合的运算跨导放大器实现。这两种结构的时间放大器通过互斥或交叉耦合的结构，放大输入的时间间隔。现有的时间放大器输出的开始时间与输入相关，换言之，时间放大器输入到输出的延时与输入大小有关。在输入大小不确定的情况下，输出的开始时间是不确定的。由于现有的时间放大器的电路没有引入固定周期的时钟信号，使其在目前普遍采用同步电路的环境下存在难以集成的困难。

时间放大器的输入和输出是时间，时间表达可以是信号的边沿（上升延、下降沿）、电平、或其边沿和电平的组合。图1是现有的两种可以相互转换的时间放大的输入输出方式。

图1的上半部分示出了一种时间放大的输入输出及其时序，其中，其输入时间和输出时间均为两个信号。Tin-start代表输入的开始时间，Tin-stop代表输入的结束时间，Tout-start代表输出的开始时间，Tout-stop代表输出的结束时间。在右边的时序图中，Tin代表输入的时间间隔，Tout代表输出的时间间隔，时间间隔为输入或输出的结束时间与开始时间之差。

图1的下半部分示出了另一种时间放大器的输入输出及其时序，不同之处在于，其输入时间和输出时间均为一个信号。Tin代表输入的时间，Tout代表输出的时间，Tin代表输入的时间间隔，Tout代表输出的时间间隔，时间间隔为输入或输出信号的上升沿和下降沿确定。

从图1中可以看出，当输入结束后，输出的开始时间与输入有关，输入到输出的延迟不确定。当希望把时间放大器放到同步电路中时，现有的时间放大器结构/电路存在难以集成的困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够克服上述缺陷的时间放大器。

本发明提供了一种时间放大器，包括：控制信号生成模块，用于根据时钟信号生成控制信号；时间-中间量转换模块，用于将输入时间转换为中间量，并且用于根据所述控制信号将所述中间量清零；参考值生成模块，用于生成参考值，并且用于根据所述控制信号将所述参考值清零；比较模块，用于将所述中间量和所述参考值进行比较，输出放大后的时间。

优选地，所述控制信号是一个复位信号，所述复位信号用于所述中间量清零和所述参考值清零，所述输入时间的开始时间和所述放大后的时间的开始时间与所述时钟信号有固定的相位关系。

优选地，所述控制信号包括第一复位信号和第二复位信号；所述第一复位信号用于所述中间量清零，所述第二复位信号用于所述参考值清零；所述输入时间包括多个顺序的时间间隔，前后两个时间间隔之间至少存在一个没有时间间隔的时钟周期。

优选地，所述第一复位信号是通过所述时钟信号与所述时钟信号的延时反相信号进行与操作，再将与操作的结果与所述时钟信号的放大信号进行与操作得到的；

所述第二复位信号是通过所述时钟信号与所述时钟信号的延时反相信号的与操作的结果，再将与操作的结果与所述时钟信号的放大信号的反相信号进行与操作得到的。

优选地，所述时间放大器还包括：切换电路；所述时间-中间量切换模块包括第一路和第二路，用于分别将时间输入的原始时间间隔转换为第一中间量和第二中间量；所述控制信号包括第一复位信号，第二复位信号，第三复位信号和切换信号；所述第一复位信号用于所述第一中间量清零，所述第二复位信号用于所述第二中间量清零，所述第三复位信号用于所述参考值清零；所述切换电路根据所述切换信号在所述第一路和所述第二路之间切换，当所述第一路接受时间输入时所述第二中间量与所述参考值进行比较，当所述第二路接受时间输入时所述第一中间量与所述参考值进行比较；所述放大后的时间的开始时间与所述时钟信号有固定的相位关系。