时间数字转换器、时间数字转换方法、装置及电子设备与流程

本技术涉及电路，特别是涉及一种时间数字转换器、时间数字转换方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、时间数字转换器作为一种可以识别事件发生时间，将事件发生时间转换成数字信号的仪器，已经广泛应用于统计激光器后脉冲分布、粒子碰撞时间、量子光学、量子密钥分配、光检测和激光雷达测距等领域。

2、然而，时间数字转换器的测量精度会随着工艺，电压，温度等因素改变而产生偏差。因此，为了增加时间数字转换器的测量精度稳定性，需要使用矫正电路对测量精度进行矫正。申请人研究发现，当前的时间数字转换器延时往往是通过高频时钟信号进行测量精度的矫正，不但功耗大，而且矫正的效果往往较差。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种时间数字转换器、时间数字转换方法、装置及电子设备，以实现提高时间测量的精度。具体技术方案如下：

2、本技术实施例的第一方面，首先，提供了一种时间数字转换器，包括时间测量电路和矫正电路；

3、所述矫正电路，用于接收时钟信号和反向时钟信号；将所述时钟信号和反向时钟信号输入降频模块进行降频，得到降频后的时钟信号和降频后的反向时钟信号；根据所述降频后的时钟信号和降频后的反向时钟信号生成延时矫正信号；

4、所述时间测量电路，用于接收start信号和stop信号；将所述start信号输入延时链，并根据所述延时矫正信号进行多次延时，所述延时链包括多个延时单元；通过所述stop信号对每一次延时后的信号进行采样，得到多个延时信号；通过编码电路根据所述多个延时信号进行时间的测量。

5、可选的，所述矫正电路，具体用于将所述降频后的时钟信号输入多级延时单元，得到延时时钟信号；将所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号输入延时比较电路进行延时比较，并根据延时比较结果计算得到所述延时矫正信号，其中，所述延时矫正信号用于反馈至所述多级延时单元，以使所述多级延时单元的延时时长为半个周期。

6、可选的，所述矫正电路，具体用于将所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号输入延时比较电路进行延时比较，当所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号的延时时长大于半个周期时，减小所述延时矫正信号的电压，当所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号的延时时长小于半个周期时，增大所述延时矫正信号的电压，得到修正后的延时矫正信号；将所述修正后的延时矫正信号反馈至所述多级延时单元，并通过所述多级延时单元对所述降频后的时钟信号进行矫正，以使所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号的延时时长为半个周期。

7、可选的，所述延时链中延时单元个数为所述多级延时单元中延时单元的个数的两倍。

8、可选的，所述时间测量电路包括，采样电路和编码电路；

9、所述采样电路，用于将所述stop信号输入采样电路中；通过所述采样电路根据所述stop信号对每一次延时后的信号进行采样，得到多个延时信号；将所述多个延时信号存储多个寄存器中；

10、所述编码电路，用于读取所述多个寄存器中的延时信号，并根据所述多个延时信号进行时间的测量；

11、所述采样电路，具体用于通过所述stop信号上升沿进行驱动，记录所述每一次延时后的信号的传播状态，得到多个延时信号；

12、所述编码电路，具体用于读取所述多个寄存器中的延时信号，并根据所述多个延时信号计算所述stop信号和所述每一次延时后的信号之间的时间差；根据所述时间差进行时间的测量。

13、本技术实施例的第二方面，提供了一种时间数字转换方法，包括：

14、接收时钟信号和反向时钟信号；

15、对所述时钟信号和反向时钟信号进行降频，得到降频后的时钟信号和降频后的反向时钟信号；

16、根据所述降频后的时钟信号和降频后的反向时钟信号生成延时矫正信号；

17、接收start信号和stop信号；

18、根据所述延时矫正信号对所述start信号进行多次延时，并通过所述stop信号对每一次延时后的信号进行采样，得到多个延时信号；

19、根据所述多个延时信号进行时间的测量。

20、可选的，所述根据所述降频后的时钟信号和降频后的反向时钟信号生成延时矫正信号，包括：

21、对所述降频后的时钟信号进行多级延时，得到延时时钟信号；

22、对所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号进行延时比较，根据延时比较结果计算得到所述延时矫正信号，其中，所述延时矫正信号用于使所述多级延时单元的延时时长为半个周期。

23、可选的，所述对所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号进行延时比较，根据延时比较结果计算得到所述延时矫正信号，包括：

24、将所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号输入延时比较电路进行延时比较，当所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号的延时时长大于半个周期时，减小所述延时矫正信号的电压，当所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号的延时时长小于半个周期时，增大所述延时矫正信号的电压，得到修正后的延时矫正信号；

25、将所述修正后的延时矫正信号反馈至所述多级延时单元，并通过所述多级延时单元对所述降频后的时钟信号进行矫正，以使所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号的延时时长为半个周期。

26、可选的，所述对所述start信号进行多次延时的次数为对所述降频后的时钟信号进行多级延时次数的两倍。

27、可选的，所述根据所述延时矫正信号对所述start信号进行多次延时，并通过所述stop信号对每一次延时后的信号进行采样，得到多个延时信号，包括：

28、根据所述延时矫正信号对所述start信号进行多次延时；

29、通过所述stop信号对所述start信号的每一次延时后的信号进行采样，得到多个延时信号并进行缓存；

30、所述根据所述多个延时信号进行时间的测量，包括：

31、读取缓存的多个延时信号，并进行时间的测量。

32、可选的，所述通过所述stop信号对所述start信号的每一次延时后的信号进行采样，得到多个延时信号并进行缓存，包括：

33、将所述stop信号上升沿作为采样开始信号，记录所述start信号的每一次延时后的信号的传播状态，得到多个延时信号；

34、所述读取缓存的多个延时信号，并进行时间的测量，包括：

35、读取所述多个延时信号，并根据所述多个延时信号计算所述stop信号和所述start信号之间的时间差；

36、根据所述时间差进行时间的测量。

37、本技术实施例的第三方面，提供了一种时间数字转换装置，包括：

38、时钟信号接收模块，用于接收时钟信号和反向时钟信号；

39、信号降频模块，用于对所述时钟信号和反向时钟信号进行降频，得到降频后的时钟信号和降频后的反向时钟信号；

40、信号矫正模块，用于根据所述降频后的时钟信号和降频后的反向时钟信号生成延时矫正信号；

41、启停信号接收模块，用于接收start信号和stop信号；

42、信号延时模块，用于根据所述延时矫正信号对所述start信号进行多次延时，并通过所述stop信号对每一次延时后的信号进行采样，得到多个延时信号；

43、时间测量模块，用于根据所述多个延时信号进行时间的测量。

44、可选的，所述信号矫正模块，包括：

45、多级延时子模块，用于对所述降频后的时钟信号进行多级延时，得到延时时钟信号；

46、延时比较子模块，用于对所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号进行延时比较，根据延时比较结果计算得到所述延时矫正信号，其中，所述延时矫正信号用于使所述多级延时单元的延时时长为半个周期。

47、可选的，所述延时比较子模块，包括：

48、矫正信号生成子模块，用于将所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号输入延时比较电路进行延时比较，当所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号的延时时长大于半个周期时，减小所述延时矫正信号的电压，当所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号的延时时长小于半个周期时，增大所述延时矫正信号的电压，得到修正后的延时矫正信号；

49、矫正信号矫正子模块，用于将所述修正后的延时矫正信号反馈至所述多级延时单元，并通过所述多级延时单元对所述降频后的时钟信号进行矫正，以使所述延时时钟信号和所述降频后的反向时钟信号的延时时长为半个周期。

50、可选的，所述对所述start信号进行多次延时的次数为对所述降频后的时钟信号进行多级延时次数的两倍。

51、可选的，所述信号延时模块，包括：

52、矫正延时子模块，用于根据所述延时矫正信号对所述start信号进行多次延时；

53、信号采样子模块，用于通过所述stop信号对所述start信号的每一次延时后的信号进行采样，得到多个延时信号并进行缓存；

54、所述时间测量模块，具体用于读取缓存的多个延时信号，并进行时间的测量。

55、可选的，所述信号采样子模块，包括：

56、状态记录单元，用于将所述stop信号上升沿作为采样开始信号，记录所述start信号的每一次延时后的信号的传播状态，得到多个延时信号；

57、所述时间测量模块，包括：

58、时间差计算子模块，用于读取所述多个延时信号，并根据所述多个延时信号计算所述stop信号和所述start信号之间的时间差；

59、时间测量子模块，用于根据所述时间差进行时间的测量

60、本技术实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括：

61、上述任一所述的时间数字转换器。

62、本技术实施例有益效果：

63、本技术实施例提供的时间数字转换器、时间数字转换方法、装置及电子设备，所述矫正电路，用于接收时钟信号和反向时钟信号；将所述时钟信号和反向时钟信号输入降频模块进行降频，得到降频后的时钟信号和降频后的反向时钟信号；根据所述降频后的时钟信号和降频后的反向时钟信号生成延时矫正信号；所述时间测量电路，用于接收start信号和stop信号；将所述start信号输入延时链进行多次延时，得到每一次的延时信号；所述延时链包括多个延时单元，通过所述延时矫正信号控制所述延时链的延时时长；通过所述stop信号对每一次延时后的信号进行采样，得到多个延时信号；通过编码电路根据所述多个延时信号进行时间的测量。通过本技术实施例提供的时间数字转换器，可以通过矫正电路对时钟信号进行降频后生成延时矫正信号，然后通过生成的延时矫正信号进行所述延时链中延时时长的矫正，然后进行时间的测量，相比于通过高频时钟信号直接进行矫正，通过本技术实施例的时间数字转换器，不但可以显著降低矫正电路的功耗，还可以提高时间测量电路的测量精度的pvt稳定性。

64、当然，实施本技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。