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测量仪表相关技术文章采用单片机和TDC—GPl实现高精度时差测量系统的设计
引 言
时差测量广泛应用于定位、测频、测时、测距等工程领域，例如：水声定位、无线传感器网络节点定位、雷达脉冲宽度测量等均对时差测量提出了高精度的要求。
目前，国内外的时差测量方法主要有直接计数法、模拟内插法和数字内插法。直接计数法虽然电路简单，量程大，但精度低，因此一般不单独采用。模拟内插法可以把计数法精度提高到皮秒量级，但由于基于电流的充放电技术，存在着线性度差、测量时间长、受温度影响较大和电磁辐射大等问题。作为数字内插法的一种，时间一数字转换法因其具有测量精度高、速度快等优点而受到国内外的普遍重视。
TDC—GPl是德国ACAM公司生产的通用时间一数字转换芯片，单通道测量精度为125 ps，双通道精度可达250 ps，具有多种工作量程和工作模式。这里设计了基于时间一数字转换器TDC—GPl和D889C450的单通道高精度时差测量系统，实现纳秒级的时差测量。
1 TDC时差测量原理
时间一数字转换（TDC）技术是利用信号通过逻辑门电路的绝对传输时间提出的一种新的时间间隔测量方法，测量原理如图1所示。start信号和stop信号之间的时间间隔由非门的个数来决定，而非门的传输时间可以由集成电路工艺精确地确定。目前的CMOS工艺可以很容易实现102ps量级的门延迟时间，因而可以实现精密时间测量。
