一种测量脉冲宽度的方法、装置和频率计制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种测量脉冲宽度的方法、装置和频率计，方法包括：利用经过本地标准时钟延时后的待测信号来采样原始待测信号和所述经过本地标准时钟延时后的待测信号之间的前端误差和后端误差；利用本地标准时钟记录所述原始待测信号高电平的时间值；利用所述时间值和所述前端误差之和来减去所述后端误差得到所述原始待测信号的脉冲宽度。本发明专利技术实施例直接获得了脉冲宽度测量过程中的前端误差和后端误差，而且利用了FPGA内部的进位链资源，避免了布线延时带来的测量误差，实现了精确的脉冲宽度测量。

【技术实现步骤摘要】
一种测量脉冲宽度的方法、装置和频率计
本专利技术是关于信号测量领域，尤其涉及一种测量脉冲宽度的方法、装置和频率计。
技术介绍
目前，在电子应用领域经常需要对数字信号的脉冲宽度进行测量。这种测量通常采用脉冲计数法，即在待测信号的高电平或低电平用一高频时钟脉冲进行计数，然后根据脉冲的个数计算待测信号宽度。但是，待测信号相对于计数时钟通常是独立的，其上升、下降沿不可能正好落在时钟的边沿上，因此这种方法测得的脉冲宽度会有误差，前端误差△f1和后端误差△f2，这种测量方法的最大测量误差为一个时钟周期。例如采用80MHz的高频时钟，最大误差为12.5ns。可见，提高脉冲计数法的精度通常可以有两个思路：提高计数时钟频率和使用时幅转换技术。时钟频率越高，测量误差越小，但是频率越高对芯片的性能要求也越高。例如要求1ns的测量误差时，时钟频率就需要提高到1GHz，此时一般计数器芯片很难正常工作，同时也会带来电路板的布线、材料选择、加工等诸多问题。时幅转换技术虽然对时钟频率不要求，但由于采用模拟电路，在待测信号频率比较高的情况下容易受噪声干扰，而且当要求连续测量信号的脉宽时，电路反应的快速性方面就存在一定问题。另外，现有技术还提供了一种利用数字移相的方法来等效提高计数时钟频率，进而降低测量的脉冲宽度的误差。原始计数时钟信号CLK0通过移相后得到CLK90、CLK180、CLK270三路计数时钟信号，这四路计数时钟信号相位依次相差90°，然后用这四路时钟信号同时驱动四个相同的计数器对待测信号进行计数。假设时钟频率为f,周期为T,四个计数器的计数个数分别为m1、m2、m3和m4,则最后脉宽测量值w为:w＝[(m1+m2+m3+m4)/4]×T；在上述方法中，由于计数的时钟频率都很高，普通的延时线芯片无法达到精度要求；同时为了避免电路板内芯片间传送延时的影响，保证测量系统的精度、稳定性，其采用的是FPGA来实现的。但是，上述方法还存在着如下缺陷：1、如果想得到较好的测量结果必须使用多个移相时钟以及多个计数器，而在FPGA这些硬核资源都是很有限的。2、由于FPGA本身存在的布线延时的影响，很难保证送入各个计数器的时钟相对延时的精度，也就是无法保证移相时钟之间相位关系，影响最终的测量结果。3、待测信号进入到FPGA，经过内部逻辑必要的处理，由于布线延时到达不同计数器的时间会有一些差别，也会影响最终的测量结果。4、移相时钟是通过FPGA中所带的DCM得到的，因此不同的移相时钟之间本身存在相位偏移。5、上述方法虽然可以通过提高计数时钟的频率来提高测量精度，但只能减少测量误差值，而不能避免误差值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种测量脉冲宽度的方法、装置和频率计，用于实现高精度的脉冲宽度测量。一方面，本专利技术实施例提供了一种测量脉冲宽度的方法，该方法包括：利用经过本地标准时钟延时后的待测信号来采样原始待测信号和所述经过本地标准时钟延时后的待测信号之间的前端误差和后端误差；利用本地标准时钟记录所述原始待测信号高电平的时间值；利用所述时间值和所述前端误差之和来减去所述后端误差得到所述原始待测信号的脉冲宽度。优选地，本专利技术实施例中利用经过本地标准时钟延时后的待测信号来采样原始待测信号和所述经过本地标准时钟延时后的待测信号之间的前端误差和后端误差包括：将原始待测信号输入至进位链；利用经过本地标准时钟延时后的待测信号去采样由所述进位链输出的待测信号以得到所述前端误差和所述后端误差。优选地，本专利技术实施例中将原始待测信号输入至进位链包括：将原始待测信号输入至由多个进位链级联而成的级联进位链。优选地，本专利技术实施例中利用经过本地标准时钟延时后的待测信号去采样由所述进位链输出的待测信号以得到所述前端误差和所述后端误差包括：利用经过本地标准时钟延时后的待测信号的上沿去采样由所述进位链输出的待测信号以得到前端误差；利用经过本地标准时钟延时后的待测信号的下沿去采样由所述进位链输出的待测信号以得到后端误差。优选地，本专利技术实施例中利用本地标准时钟记录所述原始待测信号高电平的时间值包括：利用本地标准时钟延时所述原始待测信号得到第一延时信号；利用本地标准时钟延时所述第一延时信号得到第二延时信号；检测所述第一延时信号和所述第二延时信号；根据检测结果控制脉宽计数器进行计数以得到所述原始待测信号高电平的时间值。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种测量脉冲宽度的装置，该装置包括：误差测量装置，用于利用经过本地标准时钟延时后的待测信号来采样原始待测信号和所述经过本地标准时钟延时后的待测信号之间的前端误差和后端误差；脉宽测量装置，用于利用本地标准时钟记录所述原始待测信号高电平的时间值；脉宽计算装置，用于利用所述时间值和所述前端误差之和来减去所述后端误差得到所述原始待测信号的脉冲宽度。优选地，本专利技术实施例中误差测量装置包括：进位链单元，用于输入原始待测信号；误差测量单元，用于利用经过本地标准时钟延时后的待测信号去采样由所述进位链输出的待测信号以得到所述前端误差和所述后端误差。优选地，本专利技术实施例中进位链单元由现场可编程门阵列FPGA中多个进位链级联而成。优选地，本专利技术实施例中误差测量单元包括：前端误差测量模块，用于利用经过本地标准时钟延时后的待测信号的上沿去采样由所述进位链输出的待测信号以得到前端误差；后端误差测量模块，用于利用经过本地标准时钟延时后的待测信号的下沿去采样由所述进位链输出的待测信号以得到后端误差。优选地，本专利技术实施例中脉宽测量装置包括：第一延时单元，用于利用本地标准时钟延时所述原始待测信号得到第一延时信号；第二延时单元，用于利用本地标准时钟延时所述第一延时信号得到第二延时信号；检测单元，用于检测所述第一延时信号和所述第二延时信号；计数控制单元，用于根据检测结果控制脉宽计数器进行计数以得到所述原始待测信号高电平的时间值。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种频率计，包括如上所述的测量脉冲宽度的装置。本专利技术实施例直接获得了脉冲宽度测量过程中的前端误差和后端误差，而且利用了FPGA内部的进位链资源，避免了布线延时带来的测量误差，实现了精确的脉冲宽度测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种测量脉冲宽度的方法流程示意图；图2为本专利技术实施例的提供的一种原理图；图3为本专利技术实施例提供的另一种测量脉冲宽度的方法流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种脉宽测量具体实现图；图5为本专利技术实施例提供的一种测量脉冲宽度的装置结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种误差测量装置的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种误差测量单元的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种脉宽测量装置的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图，对本专利技术做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施方式及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。如图1所示为本专利技术实施例提供的一种测量脉冲宽度的方法流程示意图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量脉冲宽度的方法，其特征在于，所述方法包括：利用经过本地标准时钟延时后的待测信号来采样原始待测信号和所述经过本地标准时钟延时后的待测信号之间的前端误差和后端误差；利用本地标准时钟记录所述原始待测信号高电平的时间值；利用所述时间值和所述前端误差之和来减去所述后端误差得到所述原始待测信号的脉冲宽度。

【技术特征摘要】
1.一种测量脉冲宽度的方法，其特征在于，所述方法包括：利用经过本地标准时钟延时后的待测信号来采样原始待测信号和所述经过本地标准时钟延时后的待测信号之间的前端误差和后端误差；利用本地标准时钟记录所述原始待测信号高电平的时间值；利用所述时间值和所述前端误差之和来减去所述后端误差得到所述原始待测信号的脉冲宽度，其中，利用经过本地标准时钟延时后的待测信号的上沿去采样由进位链输出的待测信号以得到前端误差；利用经过本地标准时钟延时后的待测信号的下沿去采样由进位链输出的待测信号以得到后端误差；前端误差和后端误差是待测信号的上升、下降沿到来时，待测信号和本地标准时钟的相位关系。2.如权利要求1所述的测量脉冲宽度的方法，其特征在于，所述利用经过本地标准时钟延时后的待测信号来采样原始待测信号和所述经过本地标准时钟延时后的待测信号之间的前端误差和后端误差包括：将原始待测信号输入至进位链；利用经过本地标准时钟延时后的待测信号去采样由所述进位链输出的待测信号以得到所述前端误差和所述后端误差。3.如权利要求2所述的测量脉冲宽度的方法，其特征在于，所述将原始待测信号输入至进位链包括：将原始待测信号输入至由多个进位链级联而成的级联进位链。4.如权利要求2所述的测量脉冲宽度的方法，其特征在于，所述利用经过本地标准时钟延时后的待测信号去采样由所述进位链输出的待测信号以得到所述前端误差和所述后端误差包括：利用经过本地标准时钟延时后的待测信号的上沿去采样由所述进位链输出的待测信号以得到前端误差；利用经过本地标准时钟延时后的待测信号的下沿去采样由所述进位链输出的待测信号以得到后端误差。5.如权利要求1所述的测量脉冲宽度的方法，其特征在于，所述利用本地标准时钟记录所述原始待测信号高电平的时间值包括：利用本地标准时钟延时所述原始待测信号得到第一延时信号；利用本地标准时钟延时所述第一延时信号得到第二延时信号；检测所述第一延时信号和所述第二延时信号；根据检测结果控制脉宽计数器进行计数以得到所述原始待测信号高电平的时间值。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张沁涛，丁新宇，王悦，王铁军，李维森，
申请(专利权)人：北京普源精电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：