多个TDC输出一致性的校正方法与流程

多个tdc输出一致性的校正方法
技术领域
[0001]
本发明涉及于时间数字转换技术领域，特别涉及一种多个tdc输出一致性的校正方法。


背景技术：

[0002]
dtof(direct time of flight，直接测量飞行时间)测量距离的原理为：激光发射器向待测物体发射激光信号，同时触发tdc(time digital converter，时间数字转化模)开始计时。待激光经物体表面反射被spad(single photon avalanche diode，单光子雪崩二极管)接收后，触发tdc的计时结束信号。tdc将深度信息对应的时间间隔量化成数字信号输出。
[0003]
基于上万像素的spad阵列，需要大量的tdc并行工作。为了减少版图面积以及功耗，门控环形振荡器大量应用于tdc的高精度计数部分。但大量应用环形振荡器的tdc如何实现在不同温度、电压、工艺环境下频率的同调，成为本领域内急需解决的技术问题。


技术实现要素：

[0004]
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种多个tdc输出一致性的校正方法，以解决大量应用环形振荡器的tdc在不同温度、电压、工艺环境下频率不同调的问题。
[0005]
本发明提供的多个tdc输出一致性的校正方法，包括如下步骤：
[0006]
s1、对每个tdc输出的数字码进行线性拟合生成拟合直线；其中，拟合直线为：
[0007]
tdc_out＝k*pw+b；
[0008]
其中，tdc_out为tdc输出的数字码，k为拟合直线的斜率，b为拟合直线的截距，pw为时间窗口的宽度；
[0009]
s2、对每个tdc输入两个时间窗口，根据两个时间窗口的宽度与tdc输出的数字码，计算每个tdc对应的拟合直线的斜率k和截距b，获得全部tdc的斜率k
i
和截距b
i
，i＝1、2、3
…
m，m为tdc的数量；
[0010]
s3、分别对全部tdc的斜率k
i
和截距b
i
取众数，获得k
ref
和b
ref
，并作为校正基准；
[0011]
s4、根据k
ref
和b
ref
对每个tdc输出的数字码进行校正；其中，校正公式如下：
[0012]
tdc_out
i
`＝k
ref
*(tdc_out
i-b
i
)/k
i
+b
ref
；
[0013]
其中，tdc_out
i
`为每个tdc经校正后输出的数字码，tdc_out
i
为每个tdc未校正前输出的数字码。
[0014]
本发明能够取得以下技术效果：
[0015]
通过计算不同tdc输出的数字码进行线性拟合，计算拟合直线的斜率和截距，并对斜率和截距进行统计，以获取斜率和截距的众数，以作为校准基准，按照该基准对每个tdc输出的数字码进行校正，从而保证每个tdc的输出频率一致，不受温度、电压、工艺环境的影响。
附图说明
[0016]
图1是根据本发明一个实施例的多个tdc输出一致性的校正方法的流程示意图。
具体实施方式
[0017]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
[0018]
本发明提供一种多个tdc输出一致性的校正方法，该校正方法针对的是tdc输出的数字码为线性码型。本发明的整体思路为先对每个tdc输出的数字码进行线性拟合生成拟合直线，然后求取拟合直线的斜率和直线，统计每个tdc输出的数字码对应的斜率和直线，之后对斜率和直线取众数，作为校准基准，最后根据校准基准对每个tdc输出的数字码进行校正，以保证每个tdc的输出频率一致。
[0019]
下面将对本发明提供的多个tdc输出一致性的校正方法进行详述。
[0020]
图1示出了根据本发明一个实施例的多个tdc输出一致性的校正方法的流程。
[0021]
如图1所示，本发明提供的多个tdc输出一致性的校正方法，包括如下步骤：
[0022]
s1、对每个tdc输出的数字码进行线性拟合生成拟合直线。
[0023]
每个tdc的输出对应生成一条拟合直线，拟合直线的通式为：
[0024]
tdc_out＝k*pw+b；
[0025]
其中，tdc_out为每个tdc输出的数字码，k为拟合直线的斜率，b为拟合直线的截距，pw为时间窗口的宽度，也就是tdc从开始计时到计时结束的时间间隔。
[0026]
s2、对每个tdc输入两个时间窗口，根据两个时间窗口的宽度与tdc输出的数字码，计算每个tdc对应的拟合直线的斜率k和截距b，获得全部tdc的斜率k
i
和截距b
i
，i＝1、2、3
…
m，m为tdc的数量。
[0027]
向tdc输入的两个时间窗口为独立控制的宽度不同的时间窗口，一个时间窗口对应一个数字码。
[0028]
本发明是通过解二元一次方程的方式来计算每个tdc对应的拟合直线的斜率k和截距b。
[0029]
tdc_out1＝k*pw1+b；
[0030]
tdc_out2＝k*pw2+b；
[0031]
其中，tdc_out1、tdc_out2为tdc在两个时间窗口输出的数字码，pw1和pw2为两个时间窗口的宽度。tdc_out1、tdc_out2、pw1和pw2均为已知量，k和b为未知量。
[0032]
在计算过程中，需要将tdc输出的数字码tdc_out1和tdc_out2转换为二进制数值。
[0033]
例如：tdc在1ns宽的时间窗口输出的数字码是01000000，对应的二进制数为值64，tdc在2ns宽的时间窗口输出的数字码是1000000，对应的二进制数为值128，则计算每个tdc对应的拟合直线的斜率k和截距b的过程如下：
[0034]
128＝k*2ns+b；
[0035]
64＝k*1ns+b；
[0036]
将上述两个式子联立，求解得出k＝64*e
9
，b＝0。
[0037]
以此来计算每个tdc的斜率k和截距b，统计每个tdc对应的拟合直线的斜率k和截
距b，得到斜率k
i
和截距b
i
的集合，其中i＝1、2、3
…
m，m为tdc的数量。
[0038]
斜率k
i
集合中的每个元素表示一个tdc对应的斜率k，斜率b
i
集合中的每个元素表示一个tdc对应的截距b。
[0039]
s3、分别对全部tdc的斜率k
i
和截距b
i
取众数，获得k
ref
和b
ref
，并作为校正基准。
[0040]
对斜率k
i
集合和截距b
i
集合中的元素按照大小进行排列，重复次数最多的数值为众数，斜率k
i
集合的众数用k
ref
表示，截距b
i
集合的众数用b
ref
表示，将k
ref
和b
ref
作为校准基准。
[0041]
s4、根据k
ref
和b
ref
对每个tdc输出的数字码进行校正。
[0042]
校正公式如下：
[0043]
tdc_out
i
`＝k
ref
*(tdc_out
i-b
i
)/k
i
+b
ref
；
[0044]
其中，tdc_out
i
`为每个tdc经校正后输出的数字码，tdc_out
i
为每个tdc未校正前输出的数字码，k
i
是指对第i个tdc输出的数字码进行校正。
[0045]
所有的tdc都依据k
ref
和b
ref
进行校正，使所有的tdc的输出频率保持一致，不受温度、电压、工艺环境的影响。
[0046]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0047]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
[0048]
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。