一种高精度数字脉宽采集的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数字脉宽采集的方法，具体涉及一种高精度数字脉宽采集的方法，对所采集的数字信号脉宽精度可达到2ns。
【背景技术】
[0002]目前，现有的对数字脉宽测量的方法分为两大类:一种是模拟量采集脉宽方式，一种是数字计数器采集脉宽方式。在模拟量采集脉宽方式采集过程中，一般使用高速AD采集芯片来采集数字脉宽，然后根据所采集的数字脉宽模拟量的值来判断数字脉宽的保持时间，从而推算脉宽时间。这种采集方式的缺点在于采集的精度不够高，受限于高速AD芯片的采集频率，采集所需要处理的数据量比较大，并且数据需要搭架处理器电路进行二次运算。数字计数器采集脉宽的方式是一种常用的采集方式，在数字信号上升沿到达时，计数器开始计数；数字信号下降沿到达时，计数器停止计数，并根据计数器频率计算出脉宽时间。这种采集方式的缺点在于采集精度不够高，受限于计数器的频率；如果脉宽时间比较宽，高频计数器的值也容易溢出。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有数字脉宽测量方法的弊端，本发明提供了一种高精度测量数字脉宽的方法，该方法不仅不需要复杂的系统搭建方案，并且采集精度可以高达2ns。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种高精度数字脉宽采集的方法，其特殊之处在于:该方法提供一个FPGA芯片和一个外部时钟，该外部时钟作为系统时钟，利用芯片内部锁相环倍频至4路125MHz的内部采样时钟，这4路内部采样时钟的相位分别相差90度；在脉冲信号来临的时候，这四路采样时钟分别对脉冲信号做脉冲计数；将四个脉冲计数器的值结果相加，乘以脉冲周期2ns，则得出所采样脉冲的时钟宽度。
[0005]上述芯片内部锁相环为模拟锁相环，内部包含压控振荡器和鉴相器，通过模拟的方式来实现相位偏移。
[0006]上述外部时钟选择50MHz的外部晶振时钟。
[0007]上述FPGA芯片采用XILINX公司生产的型号为SPARTAN6系列的芯片。
[0008]本发明的有益结果是:
I)本发明可以以更高的频率采集数字脉宽，外部电路搭建简单，硬件成本低。
[0009]2)本发明的锁相环是一种模拟锁相环，内部包含压控振荡器和鉴相器，通过模拟的方式来实现相位偏移，并有更多相位。
[0010]3)本发明更加经济，不需要很多硬核资源，一个锁相环即可。
【具体实施方式】
[0011]本发明采用FPGA最小系统来作为采集脉宽信号的硬件实现方案。FPGA采用XILINX公司生产的型号为SPARTAN6系列的芯片，外部晶振时钟选择50MHz即可。将该外部时钟作为系统时钟，利用芯片内部锁相环倍频至4路125MHz的内部采样时钟，这4路内部采样时钟的相位分别相差90度，在此情况下，采集精度将在原有最高采集频率即125MHz的基础上提高四倍；在脉冲信号来临的时候，这四路采样时钟分别对脉冲信号做脉冲计数；将四个脉冲计数器的值结果相加，乘以脉冲周期2ns，则得出所采样脉冲的时钟宽度，误差精度可达2ns。
[0012]本发明的锁相环是一种模拟锁相环，内部包含压控振荡器和鉴相器，通过模拟的方式来实现相位偏移，并有更多相位；更加经济，不需要很多硬核资源，一个锁相环即可；本发明可以以更高的频率采集数字脉宽，外部电路搭建简单，硬件成本低。
【主权项】
1.一种高精度数字脉宽采集的方法，其特征在于:该方法提供一个FPGA芯片和一个外部时钟，该外部时钟作为系统时钟，利用芯片内部锁相环倍频至4路125MHz的内部采样时钟，这4路内部采样时钟的相位分别相差90度；在脉冲信号来临的时候，这四路采样时钟分别对脉冲信号做脉冲计数；将四个脉冲计数器的值结果相加，乘以脉冲周期2ns，则得出所采样脉冲的时钟宽度。
2.根据权利要求1所述高精度数字脉宽采集的方法，其特征在于:所述芯片内部锁相环为模拟锁相环，内部包含压控振荡器和鉴相器，通过模拟的方式来实现相位偏移。
3.根据权利要求1或2所述高精度数字脉宽采集的方法，其特征在于:所述外部时钟选择50MHz的外部晶振时钟。
4.根据权利要求3所述高精度数字脉宽采集的方法，其特征在于:所述FPGA芯片采用XILINX公司生产的型号为SPARTAN6系列的芯片。
【专利摘要】一种高精度数字脉宽采集的方法，该方法提供一个FPGA芯片和一个外部时钟，该外部时钟作为系统时钟，利用芯片内部锁相环倍频至4路125MHz的内部采样时钟，这4路内部采样时钟的相位分别相差90度；在脉冲信号来临的时候，这四路采样时钟分别对脉冲信号做脉冲计数；将四个脉冲计数器的值结果相加，乘以脉冲周期2ns，则得出所采样脉冲的时钟宽度。该方法不仅不需要复杂的系统搭建方案，并且采集精度可以高达2ns。
【IPC分类】G01R29-02
【公开号】CN104569620
【申请号】CN201410839116
【发明人】魏志鹏, 陆音, 罗伟
【申请人】西安奇维科技股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月30日