[发明专利]一种ps级的时间频率测量电路和测量方法

摘要

本发明涉及一种ps级的时间频率测量电路和测量方法。所述测量电路包括电路通道、ECL逻辑控制电路、△t₁和△t₂提取电路、积分‑采样电路、ADC转换电路、积分电容、恒流源电路、FPGA电路、单片机控制电路以及键盘和显示电路等。本发明测量方法是在模拟内插方法的基础上加以改进，通过控制对两路通道进行一致化校准、器件非线性校准、温度漂移校准、失调电压电流校准、系统触发误差校准等，通过长期统计运算，设计各系统参量的校准方法，统称系统统计校准，最终实现稳定的、准确的ps级时间频率测量。

主权项

1.一种ps级的时间频率测量电路，其特征是，包括有：电路通道，包括第一电路通道和第二电路通道，两个电路通路分别与ECL逻辑控制电路相接，用于对被测信号进行阻抗耦合、交直流耦合、滤波、衰减、放大及整形的预处理；ECL逻辑控制电路，分别与第一电路通道、第二电路通道、FPGA电路以及△t₁和△t₂提取电路相接，用于对经预处理后的信号的ECL电平进行逻辑控制和信号同步，并与FPGA电路配合，对经预处理后的信号的频率、周期、时间间隔、正/负脉冲宽度、相位差、占空比、累加计数、上升沿和下降沿进行测量；△t₁和△t₂提取电路，分别与ECL逻辑控制电路和积分‑采样电路相接，用于触发信号边沿，提取出信号内部的某一特定频率的时钟信号与同步处理后的闸门前沿的时间差信号△t₁以及该时钟信号与闸门后沿的时间差信号△t₂；积分‑采样电路，分别与ECL逻辑控制电路、△t₁和△t₂提取电路、ADC转换电路和充积分电容相接，用于在△t₁和△t₂的脉冲信号到来时，控制积分电容通过恒流源放电△t₁和△t₂的时长；ADC转换电路，分别与积分‑采样电路和单片机控制电路相接，用于测量积分电容对应△t₁和△t₂时长的放电电量，并将使用某一特定频率时钟周期的一倍T₀和两倍T₀的标准脉冲对应转换为数字电压量；积分电容，分别与积分‑采样电路和恒流源电路相接，用于在恒流源电路的控制下进行△t₁和△t₂时长的放电；恒流源电路，与积分电容相接，用于对积分电容进行充电，并控制积分电容进行△t₁和△t₂时长的放电；FPGA电路，在FPGA芯片中设计包含有同步电路、计数器和逻辑控制电路；所述FPGA电路分别与ECL逻辑控制电路和单片机控制电路相接，用于与ECL逻辑控制电路配合，对经预处理后的信号的频率、周期、时间间隔、正/负脉冲宽度、相位差、占空比、累加计数、上升沿和下降沿进行测量；单片机控制电路，分别与FPGA电路、ADC转换电路、键盘和显示电路相接，用于控制恒流源电路的增益，计算△t₁和△t₂时长的对应时间量，采集最终的数字电压量并计算得到精确的被测时间参量；以及键盘和显示电路，与单片机控制电路相接，用于实现人机交互，以设定系统功能和参数，并显示测量结果。