一种连续窄脉冲的脉宽测量方法及系统与流程

本发明涉及信号检测领域，特别是涉及一种连续窄脉冲的脉宽测量方法及系统。

背景技术：

在半导体电路制造中，相当一部分成本花在这类电路的测试上，为检测出影响电路工作特性的制造或设计缺陷，测试是非常必要的。例如，多个半导体电路，比如动态随机存取存储器，采用内部发生的脉冲来传递信息。不同的脉冲宽度传递不同的信息。因为脉冲能控制电路的各种功能，故希望测试电路以保证电路产生的所有脉冲宽度正常。

但是，对于窄的连续脉宽(即脉宽宽度小于采样时钟)一直没有较好的手段，即使转换成电流，电压也需要复杂的模拟电路，同时无法测试非周期性的连续脉宽；当需要测量的脉宽宽度小于采样时钟时，无法直接采样的方式得到待测连续窄脉冲信号；影响工作效率，增加测试成本。

技术实现要素：

本发明的提供了一种连续窄脉冲的脉宽测量方法及系统，其目的是通过逻辑数学运算将待测连续窄脉冲信号转换为成采样时钟信号，将窄小不易采集的脉宽转换成长时间振荡的时钟信号，增大了时钟信号的分辨率，使检测更加方便。

本发明提供的技术方案如下：

一种连续窄脉冲的脉宽测量方法，所述待测连续窄脉冲的每一单脉冲的脉宽相等、并小于时钟信号的脉宽，包括：步骤S10将待测连续窄脉冲的信号与预设固有周期的辅助宽脉冲信号进行逻辑运算后合成为第三脉冲信号；步骤S20利用第一计数器根据所述时钟信号对合成后的所述第三脉冲信号进行计数，参考所述第三脉冲信号对应的时钟周期的个数，得到第一计数值；步骤S30利用第二计数器根据所述时钟信号对所述预设固有周期的辅助宽脉冲信号进行计数，参考参与逻辑运算的所述辅助宽脉冲信号对应的时钟周期的个数，得到第二计数值；步骤S40利用第三计数器对参与逻辑运算的所述待测连续窄脉冲信号的脉冲数进行统计，得到待测连续窄脉冲数；步骤S50根据所述时钟信号的时钟周期结合所述第一计数值、所述第二计数值、以及所述待测连续窄脉冲数，获取所述待测的连续窄脉冲信号的脉宽。

在本发明中，通过逻辑数学运算将待测连续窄脉冲信号转换为成采样时钟信号，将窄小不易采集的脉宽转换成长时间振荡时钟信号，增大了时钟信号的分辨率，使检测更加方便。

优选的，所述待测连续窄脉冲信号的脉冲间隔时间是相等、或不等时长，脉冲数为有限个数。

优选的，包括：所述步骤S10和/或S40中：

参与逻辑运算的所述待测连续窄脉冲信号，包含Nm个脉冲，Nm为自然数，自首个脉冲的上升沿开始、至末个脉冲下降沿结束；

所述步骤S10和/或S30中：

参与逻辑运算的所述辅助宽脉冲信号包含N0个完整的周期，N0为自然数，并且首周期早于或等于待测连续窄脉冲开始、尾周期晚于或等于待测连续窄脉冲结束。

优选的，包括：所述待测连续窄脉冲信号是脉冲间隔时间相等时长，脉冲数为无限个数的周期性窄脉冲信号。

优选的，包括：所述步骤S10/S30中：

参与逻辑运算的所述辅助宽脉冲信号包含N0个完整的周期，N0为自然数，自首周期的上升沿/下降沿开始、至尾周期上升沿/下降沿的结束；

参与逻辑运算的所述待测连续窄脉冲信号，包含Nm个完整的周期，Nm为自然数，自所述辅助宽脉冲信号的首周期开始、至所述辅助宽脉冲信号的尾周期结束。

在本发明中，由于工作条件环境影响，对于待测连续窄脉冲进行合成运算统计计数时，将待测连续窄脉冲的分为两种情况进行计数统计，使本发明的技术特征更加完整，在对待测连续窄脉冲的脉宽计算时更加可靠。

优选的，包括：所述步骤S10中逻辑运算合成是使用累积/积分方式。

一种连续窄脉冲的脉宽测量系统，包括：其中，所述待测连续窄脉冲的每一单脉冲的脉宽相等、并小于时钟信号的脉宽；待检测信号变换模块，将待测连续窄脉冲的信号与预设固有周期的辅助宽脉冲信号进行逻辑运算后合成为第三脉冲信号；第一计数器，与所述待检测信号变换模块电连接，利用第一计数器根据所述时钟信号对合成后的所述第三脉冲信号进行计数，参考第三脉冲信号对应的时钟周期的个数，得到第一计数值；第二计数器，与所述待检测信号变换模块电连接，利用第二计数器根据所述时钟信号对所述预设固有周期的辅助宽脉冲信号进行计数，参考参与逻辑运算的所述辅助宽脉冲信号对应的时钟周期的个数，得到第二计数值；第三计数器，与所述待检测信号变换模块电连接，利用第三计数器对参与逻辑运算的所述待测连续窄脉冲信号的脉冲数进行统计，得到待测连续窄脉冲数；脉宽计算模块，分别与所述第一计数器、所述第二计数器、所述第三计数器电连接，根据所述时钟信号的时钟周期结合所述第一计数值、所述第二计数值、以及所述待测连续窄脉冲数，获取所述待测的连续窄脉冲信号的脉宽。

在本发明中，通过逻辑数学运算将待测连续窄脉冲信号转换为成采样时钟信号，参考时钟可以使用高精度的晶振，而振荡器通过两次测量，消除其环境影响及偏差，提高待测连续窄脉冲信号数，可大大提升最小可测精度。

优选的，所述待测连续窄脉冲信号包括：所述待测连续窄脉冲信号的脉冲间隔时间是相等、或不等时长，脉冲数为有限个数；所述待测连续窄脉冲信号是脉冲间隔时间相等时长，脉冲数为无限个数的周期性窄脉冲信号。

优选的，获取所述待测的连续窄脉冲信号的脉宽模型包括：

Pw＝(NrefA-NrefB)·Tref/Nm

NrefA--为第一计数值；NrefB--为第二计数值；Nm--待测连续窄脉冲信号的脉冲数；Tref--为时钟信号的周期。

本发明是将待测连续窄脉冲的脉宽，也包括一段时间的脉宽，转化成与已知周期振荡器的周期变化，并进行累积，最终通过检测时钟，检测振荡器周期变化，得到待测时间总的脉宽宽度。

与现有技术相比，本发明提供一种连续窄脉冲的脉宽测量方法及系统，至少带来以下一种技术效果:

1、本发明解决了现有技术中在检测普通的脉宽计数时，检测时钟的周期要小于脉宽宽度的问题。

2、本发明解决了现有技术中的检测脉宽时，需要将脉宽转换成电压或者电流信号等再进一步测量的问题，本发明只要将脉宽转化成时钟信号，因此，检测方便，灵活性高，应用于范围比较广。

3、本发明中如果待测脉宽是周期性的，可以通过给定的脉宽周期数，得到单个脉宽时间宽度，精度非常高。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种连续窄脉冲的脉宽测量方法及系统特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种连续窄脉冲的脉宽测量方法的一个实施例的流程图；

图2是本发明一种连续窄脉冲的脉宽测量系统一个实施例的结构示意图；

图3是本发明待测连续窄脉冲变换的电路图；

图4是本发明待测连续窄脉冲变换的结构图；

图5是本发明待测连续窄脉冲变换的波形图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本发明提供一种连续窄脉冲的脉宽测量方法的一个实施例，所述待测连续窄脉冲(A)的每一单脉冲的脉宽相等、并小于时钟信号(ref)的脉宽，包括：步骤S10将待测连续窄脉冲的信号与预设固有周期的辅助宽脉冲信号(B)进行逻辑运算后合成为第三脉冲信号(C)；步骤S20利用第一计数器根据所述时钟信号(D)对合成后的所述第三脉冲信号进行计数，参考所述第三脉冲信号对应的时钟周期的个数，得到第一计数值；步骤S30利用第二计数器根据所述时钟信号(D)对所述预设固有周期的辅助宽脉冲信号(B)进行计数，参考参与逻辑运算的所述辅助宽脉冲信号(B)对应的时钟周期的个数，得到第二计数值；步骤S40利用第三计数器对参与逻辑运算的所述待测连续窄脉冲信号的脉冲数进行统计，得到待测连续窄脉冲数；步骤S50根据所述时钟信号的时钟周期结合所述第一计数值、所述第二计数值、以及所述待测连续窄脉冲数，获取所述待测的连续窄脉冲信号的脉宽。

具体的，在本实施例中，参考图1和图5所示，时钟信号是指参考时钟(D)信号；预设固有周期的辅助宽脉冲信号是指带有保持功能的振荡器的固有振荡频率为(B)的信号；振荡器的频率可设置调节；将待测连续窄脉冲信号(A)输入到带有保持功能的振荡器后，通过振荡器内部的逻辑运算处理后合成第三脉冲信号(C)也即图5中的(C)信号；振荡器输出的固有振荡频率为(B)信号；以参考时钟信号(D)为标准进行计数；首先对第三脉冲信号(C)计数的第一计数值为NrefA，对预设固有周期的辅助宽脉冲信号计数的第二计数值为NrefB，待测连续窄脉冲信号的脉冲数进行统计的计数为Nm；Tref为参考时钟信号(D)的周期；因此通过以上的技术特征可以建立数学模型求取待测的连续窄脉冲信号的脉宽；即为Pw＝(NrefA-NrefB)·Tref/Nm。

在本发明中，通过逻辑数学运算将待测连续窄脉冲信号转换为成采样时钟信号，将窄小不易采集的脉宽转换成长时间振荡时钟信号，增大了时钟信号的分辨率，使检测更加方便。

优选的，所述待测连续窄脉冲信号的脉冲间隔时间是相等、或不等时长，脉冲数为有限个数。

优选的，包括：所述步骤S10/S40中：参与逻辑运算的所述待测连续窄脉冲信号，包含Nm个(Nm为自然数)脉冲，自首个脉冲的上升沿开始、至末个脉冲下降沿结束；

所述步骤S10/S30中：

参与逻辑运算的所述辅助宽脉冲信号包含N0个(N0为自然数)完整的周期，并且首周期早于或等于待测连续窄脉冲开始、尾周期晚于或等于待测连续窄脉冲结束。

具体的，参考图1和4所示；本实施例是在上一实施例的基础上提供的又一实施例；在实际工作中，由于电磁、以及外部环境的干扰造成待测连续窄脉冲(A)的波形信号是不规则的；首先在本实施例中，例如，待测连续窄脉冲(A)信号产生的脉冲宽度是相等的，但是不是周期性的，同时待测连续窄脉冲(A)中的脉冲的个数是有限的，即为Nm个；以参考时钟信号(D)为基准周期时钟信号进行检测；直至待测连续窄脉冲信号全部检测完成，同时参与逻辑运算的辅助宽脉冲信号在检测完成的待测连续窄脉冲信号是完整的周期信号，根据有限的脉冲个数Nm通过两个计数器分别对合成后的第三脉冲信号计数和所述辅助宽脉冲信号完整周期信号进行的计数。建立数学模型求取待测的连续窄脉冲信号的脉宽；即为Pw＝(NrefA-NrefB)·Tref/Nm。

优选的，包括：所述待测连续窄脉冲信号是脉冲间隔时间相等时长，脉冲数为无限个数的周期性窄脉冲信号。

优选的，包括：所述步骤S10/S30中：

参与逻辑运算的所述辅助宽脉冲信号包含N0个(N0为自然数)完整的周期，自首周期的上升沿/下降沿开始、至尾周期上升沿/下降沿的结束；

所述步骤S10/S40中：参与逻辑运算的所述待测连续窄脉冲信号，包含Nm个(Nm为自然数)完整的周期，自所述辅助宽脉冲信号的首周期开始、至所述辅助宽脉冲信号的尾周期结束。

具体的，参考图5所示；本实施例是在上一实施例的基础上提供的又一实施例；本实施例中还包括待测连续窄脉冲(A)的波形信号是规则的，但是处于无线循环状态：对于脉宽的测量计数为：以参与逻辑运算的辅助宽脉冲信号，即固有频率产生的周期信号为依据，假如固有频率产生20个完整周期信号后；利用第三计数器以时钟信号为标准的计数统计待测连续窄脉冲(A)的波形信号的脉宽个数，利用第二计数器以时钟信号为标准统计固有频率产生20个完整周期信号的计数为NrefB；同时在固有频率产生的周期信号产生20个的条件下，利用第一计数器以时钟信号为标准的计数统计合成后的第三信号周期产生20个的第以计数值为NrefA；建立数学模型求取待测的连续窄脉冲信号的脉宽；即为Pw＝(NrefA-NrefB)·Tref/Nm。

在本发明中，由于工作条件环境影响，对于待测连续窄脉冲进行合成运算统计计数时，将待测连续窄脉冲的分为两种情况进行计数统计，使本发明的技术特征更加完整，在对待测连续窄脉冲的脉宽计算时更加可靠。

优选的，包括：所述步骤S10中逻辑运算合成是使用累积(积分)方式。

本发明还提供一种连续窄脉冲的脉宽测量系统的一个实施例，包括：其中，所述待测连续窄脉冲(A)的每一单脉冲的脉宽相等、并小于时钟信号(D)的脉宽；待检测信号变换模块1，将待测连续窄脉冲的信号与预设固有周期的辅助宽脉冲信号(B)进行逻辑运算后合成为第三脉冲信号(C)；第一计数器2，与所述待检测信号变换模块电连接，利用第一计数器根据所述时钟信号(D)对合成后的所述第三脉冲信号进行计数，参考第三脉冲信号对应的时钟周期的个数，得到第一计数值；第二计数器3，与所述待检测信号变换模块电连接，利用第二计数器根据所述时钟信号(D)对所述预设固有周期的辅助宽脉冲信号进行计数，参考参与逻辑运算的所述辅助宽脉冲信号对应的时钟周期的个数，得到第二计数值；第三计数器4，与所述待检测信号变换模块电连接，利用第三计数器对参与逻辑运算的所述待测连续窄脉冲信号的脉冲数进行统计，得到待测连续窄脉冲数Nm；脉宽计算模块5，分别与所述第一计数器、所述第二计数器、所述第三计数器电连接，根据所述时钟信号(D)的时钟周期Tref结合所述第一计数值、所述第二计数值、以及所述待测连续窄脉冲数，获取所述待测的连续窄脉冲信号的脉宽。

具体的，在本实施例中，参考图2和图5所示，时钟信号是指参考时钟(D)信号；预设固有周期的辅助宽脉冲信号是指带有保持功能的振荡器的固有振荡频率的信号(B)；将待测连续窄脉冲信号A输入到带有保持功能的振荡器后，通过振荡器内部的逻辑运算处理后合成第三脉冲信号(C)也即图2中的B信号；振荡器输出的固有振荡频率为B信号；以参考时钟信号(D)为标准进行计数；首先对第三脉冲信号(C)计数的第一计数值为NrefA，对预设固有周期的辅助宽脉冲信号计数的第二计数值为NrefB，待测连续窄脉冲信号的脉冲数进行统计的计数为Nm；因此通过以上的技术特征可以建立数学模型求取待测的连续窄脉冲信号的脉宽；即为Pw＝(NrefA-NrefB)·Tref/Nm；Tref为参考时钟Ref Clock信号的周期。

在本发明中，通过逻辑数学运算将待测连续窄脉冲信号转换为成采样时钟信号，参考时钟可以使用高精度的晶振，而振荡器通过两次测量，消除其环境影响及偏差，提高待测连续窄脉冲信号数，可大大提升最小可测精度。

优选的，所述待测连续窄脉冲信号包括：所述待测连续窄脉冲信号的脉冲间隔时间是相等、或不等时长，脉冲数为有限个数；所述待测连续窄脉冲信号是脉冲间隔时间相等时长，脉冲数为无限个数的周期性窄脉冲信号。

具体的，当所述待测连续窄脉冲信号的脉冲间隔时间是相等、或不等时长，脉冲数为有限个数时；参与逻辑运算的所述待测连续窄脉冲信号，包含Nm个(Nm为自然数)脉冲，自首个脉冲的上升沿开始、至末个脉冲下降沿结束；参与逻辑运算的所述辅助宽脉冲信号包含N0个(N0为自然数)完整的周期，并且首周期早于或等于待测连续窄脉冲开始、尾周期晚于或等于待测连续窄脉冲结束。

当所述待测连续窄脉冲信号是脉冲间隔时间相等时长，脉冲数为无限个数的周期性窄脉冲信号时，参与逻辑运算的所述辅助宽脉冲信号包含N0个(N0为自然数)完整的周期，自首周期的上升沿/下降沿开始、至尾周期上升沿/下降沿的结束；参与逻辑运算的所述待测连续窄脉冲信号，包含Nm个(Nm为自然数)完整的周期，自所述辅助宽脉冲信号的首周期开始、至所述辅助宽脉冲信号的尾周期结束。

本发明还提供一个实施例，参考图2、3、4所示；将待测连续窄脉冲信号输入到带保持功能的振荡器以后的信号变化，也即待检测信号变换模块1合成信号生成包括：图3中带保持功能振荡器为图4中的100部分，由迟滞比较器(CMP)，电流源(IC1&IC2)，MOS管(PMOS&NMOS)，开关(S1&S2)，电容C0组成；当脉宽有效(高电平)时，带保持功能振荡器保持当前工作状态，包括振荡相位，而其时钟输出则锁定当前电平，当脉宽无效(低电平)时，振荡器继续自由振荡，显然振荡器的时钟输出包含了连续脉宽之和，之后通过参考时钟的计数采样，就可以得到连续脉宽宽度。

当开关S1和S2都闭合时，为正常振荡器工作，OSC_OUT电平高于VREF加迟滞比较电压后，比较器输出高电平，NMOS打开，OSC_OUT电压下降，当OSC_OUT低于VREF减迟滞比较电压后，比较器输出低电平，PMOS打开，OSC_OUT电压上升。

当开关S1和S2都打开时，在电容C0和开关的作用，振荡器保持与开关打开瞬间状态，当S1和S2同时闭合，振荡器将继续工作；

如果是待测连续窄脉冲信号高电平宽度，只需在待测连续窄脉冲信号为高电平时，打开开关S1和S2，低电平时，闭合开关S1和S2；

图3中带保持功能的时钟输出为图4中200部分，由两个反向器和开关S3和S4组成。

如果是待测连续窄脉冲信号高电平宽度，当待测连续窄脉冲信号为高电平时打开S3，闭合S4，使得时钟输出保持原状态，低电平时，闭合S3，打开S4，使其正常输出。

本发明是将待测连续窄脉冲的脉宽，也包括一段时间的脉宽，转化成与已知周期振荡器的周期变化，并进行累积，最终通过检测时钟，检测振荡器周期变化，得到待测时间总的脉宽宽度；电路简单，内含自校准方式，实现方便；对于周期性窄脉宽，通过该方式可以大大提高测试精度。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。