用于激光雷达的大动态范围时间-幅度转换器

为了适配激光雷达测距系统,设计了一种量程和精度可调的大动态范围时间-幅度转换器(Time-to-Amplitude Converter,TAC)。该TAC ASIC采用计数器与模拟电压斜坡进行配合,显著拓展了量程。采用180 nm CMOS工艺对电路进行了设计,单个TAC通道面积为400μm×260μm。整体电路的转换周期和采样周期通过外部信号控制,量程和分辨率可以调节以适应复杂场景下的应用。仿真结果表明在20 MHz工作时钟下TAC的量程为6.4μs,测量分辨率为50 ps,微分非线性优于±0.05 LSB,积分非线性优于±0.8 LSB。该TAC具有良好的性能,适用于大动态范围的激光雷达测距系统。

一种改进式TAC的高精度时间间隔测量系统的实现

设计了一种基于改进式时间-幅度转换器(time-amplitude converter,TAC)的高精度时间间隔测量系统;该系统采用集成运放设计TAC中的电流可控的恒流源,并对TAC内部的积分控制部分加入宽带直流放大电路,来提高时间间隔测量的精确度;采用高精度的模数转换器采样TAC的输出,实现高精度时间间隔测量中的模拟到数字的转换;采用现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)完成系统软件设计,实现对TAC的控制;通过变换TAC的采样电阻的阻值,使恒流源输出不同的电流对电容进行充电,从而使TAC的输出电压满足高精度模数转换器(analog-digital converter,ADC)采集电压的要求;实验表明,在测量时间范围为1μs,800 ns,400 ns,200 ns时,该系统的时间间隔测量的最小时间精度为400 ps。

时间频率信号精密测量计数器的设计与实现

在对时间频率信号计数器测量原理及测量误差分析的基础上,综合采用多周期同步法及时间-幅度转换方法,设计了LV-1606型通用频率计数器方案并完成了样机研制和指标测试。可以达到测量频率0.001 Hz^200 MHz,测量分辨率10位/s,时间测量20 ns^1 s,时间间隔测量分辨率60 ps,测量精度可达1 ns。该设计方法对测量仪器、深空通信、雷达测距、航空航天和导航定位等领域的精密时间频率信号测量具有借鉴意义。