皮秒级分辨率FPGA的TDC技术研究.pdf

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书资料大小：7.64M 资料格式：pdf 举报版权申诉

weixin_43802393-10979052-4744300845406940094.pdf-第1页.png

第1页 / 共77页

weixin_43802393-10979052-4744300845406940094.pdf-第2页.png

第2页 / 共77页

weixin_43802393-10979052-4744300845406940094.pdf-第3页.png

第3页 / 共77页

weixin_43802393-10979052-4744300845406940094.pdf-第4页.png

第4页 / 共77页

weixin_43802393-10979052-4744300845406940094.pdf-第5页.png

第5页 / 共77页

weixin_43802393-10979052-4744300845406940094.pdf-第6页.png

第6页 / 共77页

weixin_43802393-10979052-4744300845406940094.pdf-第7页.png

第7页 / 共77页

weixin_43802393-10979052-4744300845406940094.pdf-第8页.png

第8页 / 共77页

文本预览

代号分吉隆号 10701 TM935. 15 学号 1013121577 密级公开题〈中、英文〉目皮秒分辨率的 FPGA-TDC 技术研究 Research on FPGA-TDC Technology 飞~th Picosecond Resolution 作者姓各张敏指导教师姓名、职务王海副教授学科门类工学学科、专业测试计量技术及仪器提交论文日期二 0 一三年三月

西安电子科技大学独创性〈或创新性〉声明 4；人声明所呈交的论文是我个人在导师扣导下进行的研究t作此取得的研究成果．尽我所知，除了文巾特别加以标注和致词t巾所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为藐得西安电千科技大学或其官教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做 f 明确的说明并表示了谢怠。申请学位论文与资料若有不实之处，本人y我担一切相关贡任。本人签名： H 期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保固和使用学位论文的规庭，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位归西去电子科技大学。本人1~：证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名电位仍然为西去电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允内查阅和｛tj阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其官复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规主运〉 4；学位论文属于保密在年解密后适用4:授权书。本人签名：导师签名： H 期：日期：

摘要 τDC （田1ne-to-Digital Converters）刷t广泛应用于时颇测毒、卫星导航、函达走位、激光拍！脏、核物理和粒子物理探测等领域，并且这些领峨的先进水千与四C 的测担：分辨率密切相关。目前，应秒分辨率的四C 主要是在 ASIC 芯片上实现的，但 ASIC 芯片价格昂贵，开发周期长。而基于 FPGA 芯片实现的 IDC 成本低，开发周期短，设计灵活，但是其测是分辨率不够岗。怔｜此尚坝。由：分辨率的应在！，、革；级 FPGA－τDC 技术具有贯袅的研究忘义。论文介绍了常用的 τDC 实现方法，并分析了其优缺点。为了解诀现有方法在 FPGA 芯片上难以获得较高分辨率的难题，论文对R接计数法进行了改进，提出了基于｜气由延迟单元的 τDC 实现方法。该方法不需要构造延迟链，各个延迟单元之间相互独立，并且视lj面：分辨率高、结构简单，易于实现。论文设计、实现了基于该方法的 FPGA－四C 测量系统，包括信号输入股块、四C 帧块和 ’TDC 软件。四C 模块采用 Xilinx Virtex-5 系列 FPGA 芯片实现，具体包括闸门信号输入校块、时间数字转换模块、数据处理棋块和数据输出脱块等。为 f 验证实现的’me 的性能，论文进行 f 大目的实验和l测试。实际测试结果表明，该 FPGA－τDC 测封分辨率为 35 .2 皮秒，微分非线性误差为 0.74LSB，积分非线性误差为 l .57LSB。因此，论文实现的 FPFA－四C 获得了应秒2：级的测量分辨率，并具有优秀的测 E分辨率和稳定性，有良好的实用价值。关键词： IDC （时间数字转换器〉 FPGA 测量分辨率自由延迟单元

Abstract τD C (Ti1ue-to-Digital Converters) technology is widely used in tune －直·equency 1ueasure1nents, satellite navigation, radar positioning, laser ranging nuclear physics, and particle physics detection And the resolution of theτ'D C decides the precision of these applications 011 a large degree. Most IDCs with picoseconds level resolution available were realized on ASIC chips. However ASIC －τD C is high iI1 price and long in development cycle. Co1npared with ASIC·τD C , FPGA is low in cost and ~io1t in develop1nent cycle exc叩t that the resolution of 1nost FPGA －τ'DCs available is not good. τ11eretore research on the realization ofFPGA-lDC with picoseconds resolution is of great iniportance. τbis paper introduc,ed several τDC realization methods and analyzed their advantages and disadvantages in the first two chapters. Methods available can hardly obtaiil a high resolution on FPGA chip due to it is difficult to build a delay chaiI1 with a good consistency iI1 the chip. In order to solve the problem, this paper proposed a novelτ'DC method based on 叠ee delay ele111e11ts, which is iillproved 鱼·om counting 1nethodτlie delay ele1nents are independent :fro1n each 。他er, which don’t need cascade iilto delay chaiiis. τ11is method features high iI1 resolution, si111ple iI1 由ucture and easy in realization τben au FPGA－τDC measure111ent system is realized based on the 1nethod, which iilcludes signal illplltting 1nodule， τDC 1nodule andτ'DC so企ware. TI1e TDC rnodule is i1nple1nented on a Xilinx Virtex-5 FPGA chip, which contains gate signal generatiilg 1nodule, tune-to-digital convertiI1g rnodule, data processing 111odule and data outpt毗iI1g module. To test the performance of the τD C realized, a lot of experiinents are carried TI1e obtained resolution of the τD C is 35.2 picoseconds, and the differential nonlinearity and integral nonlinearity are 1.57 LSB and 0.74 LSB, respectively. Experime1归 results indicate that the FPGA－ τDC this paper realized has picosecond measure111ent resolution and 1neastn·ement stability. τbus the n1ethod proposed and theτDC realized w诅 have good application in the near 量rture. Ktywol'ds: JDC (Timt－协Digital Coiwe1te1"S) FPGA Me~urement l'e sol晒。n Fl"ee delay elements

分享到：

赞收藏

资料库

皮秒级分辨率FPGA的TDC技术研究.pdf

相关推荐

开发技术

热门标签

最新资料