一种基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统

本发明涉及时间量的数字化测量，具体涉及一种基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统。

背景技术：

1、时间数字转换器是一种用于将时间间隔转换为数字信号的电子设备，其精确的测量能力使其在雷达、通信、测控等众多领域都有广泛应用，实现高精度的时间测量是时间数字转换器技术的核心所在。

2、时间数字转换器系统，通常采用粗细计数相结合的方法。当start信号发生时，粗计数器开始计数内部时钟信号的周期，当stop信号发生时，粗计数器停止计数，即粗计数单元用来表示start信号和stop信号之间完整时钟周期个数。细计数是通过延时链实现的，通过start信号经过延时链单元的数量来测量时间，得到细计数，即细计数用于测量小于一个时钟周期内信号传播的时间间隔。将粗计数与细计数的结果相加，我们便能得出时间间隔的精确测量值。

3、码密度测试是一种评估时间数字转换器性能的方法，主要用于检查其输出数字码流的分布情况。随机脉冲落在时间数字转换器延时链中各个延时单元中，根据它落在延时单元上的脉冲数与其延时时间成正比例关系，则随机脉冲落入该延时单元中的次数越多，说明其延时时间越长，其相应的码密度也就越大。使用码密度测试可以观察到时间数字转换器输出码的分布情况，对延时链中延时单元的延时时间进行估计。然而，延时链中延时单元的时长可能随着温度、电源电压等因素变化，这些因素会导致时间数字转换器的lsb(最低有效位)发生变化，造成非线性，它直接影响了时间数字转换器的测量精度和准确性。

技术实现思路

1、为解决上述背景中的技术问题，本发明提出了一种新方法，通过测量振荡器在外部固定时钟信号提供的基准周期内的循环次数变化，判断外界温度是否变化，并利用双延时链切换方法进行时间数字转换器非线性校正。本发明通过测量外部提供的固定频率时钟信号的一个基准周期内振荡器循环次数，有效判断外界温度是否变化，解决了以往依赖外接温度传感器才能判断外界温度变化的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统，包括：边沿检测模块、温度变化监测模块、主控模块和校准模块；

3、所述边沿检测模块用于提取外部参考时钟信号的基准周期；

4、所述温度变化监测模块用于监测基准周期内外界温度的变化，得到监测结果；

5、所述主控模块用于基于所述监测结果，控制所述校准模块；

6、所述校准模块用于校正时间数字转换器。

7、优选的，所述温度变化监测模块包括：振荡器单元、计数单元和对比单元；

8、所述振荡器单元用于不断循环振荡，产生振荡信号；

9、所述计数单元用于记录每个基准周期内所述振荡信号中的振荡循环次数，得到计数值；

10、所述对比单元用于将所述计数值与参考值进行比对，得到偏差值。

11、优选的，所述校准模块包括：第一子单元和第二子单元；所述第一子单元与所述第二子单元的结构完全相同，均包括：二选一多路复用器、延时链、校准模块d触发器、解码装置和查存一体化装置。

12、优选的，所述延时链由多个相同的延时装置级联组成，每个所述延时装置均引入预设的时间延时；所述延时链的工作状态根据所述二选一多路复用器所选的信号，在正常工作和码密度测试之间切换。

13、优选的，所述校准模块中的两条延时链，设定其中一条延时链为主链，另一条延时链为备用链；当所述偏差值小于设定阈值时，所述主控模块控制主链对应的所述二选一多路复用器选择触发信号作为输入信号；当所述偏差值大于设定阈值时，主链正常工作，同时所述主控模块控制备用链的二选一多路复用器选择码密度测试信号作为输入信号。

14、优选的，所述主控模块用于控制两条延时链的工作状态，流程包括：

15、当主链对应的所述二选一多路复用器选择触发信号时，两条延时链的状态保持不变，主链进行正常工作，备用链处于等待状态；

16、当备用链对应的二选一多路复用器选择码密度测试信号时，主链进行正常工作，同时备用链进行一次码密度测试，随后切换两条链，备用链切换为主链，而前一个主链切换为备用链；

17、切换完成后，新主链继续正常进行正常工作，新备用链处于等待状态。

18、优选的，当所述偏差值小于所述设定阈值时，所述查存一体化装置实现查询功能；当所述偏差值大于所述设定阈值时，所述查存一体化装置实现存储功能。

19、优选的，所述校准模块d触发器用于对所述延时装置引出的抽头的数目进行锁存；所述解码装置用于对所述校准模块d触发器锁存的数据进行解码，转换为二进制码。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

21、本发明创新性地采用双延时链切换校正方法，一旦发现异常情况，主链进行正常工作的同时，备用链进行一次码密度测试，随后切换两条延时链的工作状态，实现在数据采集和校准之间交替。这种方法在不影响系统正常运行的前提下，确保了连续测量，极大提升了系统的稳定性与可靠性。

技术特征：

1.一种基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统，其特征在于，包括：边沿检测模块、温度变化监测模块、主控模块和校准模块；

2.根据权利要求1所述的基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统，其特征在于，所述温度变化监测模块包括：振荡器单元、计数单元和对比单元；

3.根据权利要求2所述的基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统，其特征在于，所述校准模块包括：第一子单元和第二子单元；所述第一子单元与所述第二子单元的结构完全相同，均包括：二选一多路复用器、延时链、校准模块d触发器、解码装置和查存一体化装置。

4.根据权利要求3所述的基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统，其特征在于，所述延时链由多个相同的延时装置级联组成，每个所述延时装置均引入预设的时间延时；所述延时链的工作状态根据所述二选一多路复用器所选的信号，在正常工作和码密度测试之间切换。

5.根据权利要求4所述的基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统，其特征在于，所述校准模块中的两条延时链，设定其中一条延时链为主链，另一条延时链为备用链；当所述偏差值小于设定阈值时，所述主控模块控制主链对应的所述二选一多路复用器选择触发信号作为输入信号；当所述偏差值大于设定阈值时，主链正常工作，同时所述主控模块控制备用链的二选一多路复用器选择码密度测试信号作为输入信号。

6.根据权利要求5所述的基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统，其特征在于，所述主控模块用于控制两条延时链的工作状态，流程包括：

7.根据权利要求6所述的基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统，其特征在于，当所述偏差值小于所述设定阈值时，所述查存一体化装置实现查询功能；当所述偏差值大于所述设定阈值时，所述查存一体化装置实现存储功能。

8.根据权利要求4所述的基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统，其特征在于，所述校准模块d触发器用于对所述延时装置引出的抽头的数目进行锁存；所述解码装置用于对所述校准模块d触发器锁存的数据进行解码，转换为二进制码。

技术总结本发明公开了一种基于双延时链切换的时间数字转换器非线性校正系统，包括：边沿检测模块、温度变化监测模块、主控模块和校准模块；边沿检测模块用于提取外部参考时钟信号的基准周期；温度变化监测模块用于监测基准周期内外界温度的变化，得到监测结果；主控模块用于基于监测结果，控制校准模块；校准模块用于校正时间数字转换器。本发明创新性地采用双延时链切换校正方法，一旦发现异常情况，主链进行正常工作的同时，备用链进行一次码密度测试，随后切换两条延时链的工作状态，实现在数据采集和校准之间交替。这种方法在不影响系统正常运行的前提下，确保了连续测量，极大提升了系统的稳定性与可靠性。技术研发人员：朱亚东洋,丁洁,蓝波,邓纪勋,赵小敏受保护的技术使用者：北京石油化工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/26