一种改进式TAC的高精度时间间隔测量系统的实现

来源：计算机测量与控制杂志2015年第12期北京时间：

作者：杨鸿武,张策,陆晓燕,郝东亮,赵高超

单位：西北师范大学 物理与电子工程学院

摘要：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1us,800ns,400ns,200ns时,该系统的时间间隔测量的最小时间精度为400皮秒。

关键词：时间间隔测量;时间-幅度转换器(TAC);恒流源;FPGA

基金资助：国家自然科学(61263036,61262055)；甘肃省青年科技研究(1208RJYA078,1107RJZA112)；西北师大青年教师科研能力提升计划项目(NWNU-LKQN-12-27)