皮秒分辨率的FPGA-TDC技術(shù)研究.pdf

1、TDC(Time-to-Digital Converters)技術(shù)廣泛應(yīng)用于時(shí)頻測量、衛(wèi)星導(dǎo)航、雷達(dá)定位、激光測距、核物理和粒子物理探測等領(lǐng)域，并且這些領(lǐng)域的先進(jìn)水平與TDC的測量分辨率密切相關(guān)。目前，皮秒分辨率的TDC主要是在ASIC芯片上實(shí)現(xiàn)的，但ASIC芯片價(jià)格昂貴，開發(fā)周期長。而基于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)的TDC成本低，開發(fā)周期短，設(shè)計(jì)靈活，但是其測量分辨率不夠高。因此高測量分辨率的皮秒量級FPGA-TDC技術(shù)具有重要的研究意義。

2、r>　　論文介紹了常用的TDC實(shí)現(xiàn)方法，并分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。為了解決現(xiàn)有方法在FPGA芯片上難以獲得較高分辨率的難題，論文對直接計(jì)數(shù)法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了基于自由延遲單元的TDC實(shí)現(xiàn)方法。該方法不需要構(gòu)造延遲鏈，各個(gè)延遲單元之間相互獨(dú)立，并且測量分辨率高、結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。論文設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)了基于該方法的FPGA-TDC測量系統(tǒng)，包括信號輸入模塊、TDC模塊和TDC軟件。TDC模塊采用Xilinx Virtex-5系列FPGA芯片實(shí)現(xiàn)，具體包