基于FPGA的高精度時間數字轉換電路設計

由該 TDC構成的脈寬測量電路在 Cyclone EP1C3Q240C8芯片實現，系統外部時鐘 25Mhz，PLL設置倍頻因子 8，由 SP1641B信號發生器提供固定的被測脈沖頻率 F，時間分辨率 Res的分布如圖 4所示，測試數據表明 Res在 4.9-5.1ns之間，理論值為 5ns。

測量和仿真數據表明該電路能達到納秒級時間分辨率，邏輯資源占用少，可在低密度芯片上實現作為專用測量電路使用，或在高密度芯片上作為功能模塊嵌入到特定功能的片上系統（SOC）中；該 TDC電路的轉換速度也在納秒級，使該電路適用于實時數據采集及高速數據處理系統。精度可調也是該設計一大特點，移位脈沖的工作頻率決定了該轉換系統的轉換精度，通過時鐘管理單元可以產生不同頻率的移位時鐘，從而測量精度可以根據具體需要進行適當調整。

3結束語

本基于 FPGA的時間數字轉換電路設計在占用較少芯片資源的前提下，實現了很高的測量精度，工作時數據轉換速度也在納秒級；本設計電路接口簡單可作為獨立的功能電路使用，亦可作為功能模塊 IP核[8]方便地嵌入到其他系統實現特定功能?；?Altera芯片的時序仿真和硬件測試表明了該方法的可行性和準確性。