雷達(dá)脈沖ToF電路設(shè)計(jì)(十二)終章
出處:電路城 發(fā)布于:2020-01-03 16:58:37 | 1446 次閱讀
測試結(jié)果
兩個 TDC 的中斷狀態(tài)始終受示波器的監(jiān)控,以檢查 TDC 是否在收到 STOP 觸發(fā)器后正確地向 MCU 發(fā)送信號。
計(jì)數(shù)器溢出閾值已設(shè)置為 250?s。在下圖1中,未超過閾值,這意味著在 TDC 收到 STOP 觸發(fā)器后產(chǎn)生中斷(綠線)。在下圖2中,超過了閾值,這意味著在時鐘達(dá)到 250?s,但尚未收到任何 STOP(紅線)觸發(fā)器時發(fā)生中斷。
下圖為未超過計(jì)數(shù)器溢出閾值時的中斷行為
下圖為超過計(jì)數(shù)器溢出閾值時的中斷行為
START 和 STOP 觸發(fā)器之間的延遲為 20?s 到 140?s 不等,波形發(fā)生器的步長為 20?s;可針對每一步計(jì)算出兩個 TDC 的測量 ToF 之間的誤差。此計(jì)算已向 TDC 饋送了來自 MSP430FR5969 的三種不同的時鐘頻率(1MHz、4MHz 和 16MHz)。結(jié)果顯示在圖 3、圖 4和圖 5中,其中 y 軸表示誤差,x 軸表示波形發(fā)生器產(chǎn)生的延遲。
下圖 3. 1MHz 時鐘的差分誤差
下圖 4. 4MHz 時鐘的差分誤差
下圖 5. 16MHz 時鐘的差分誤差
正如這些圖中所示,誤差會隨著時鐘頻率的增加而降低。情況確實(shí)如此,因?yàn)?TDC 的標(biāo)準(zhǔn)偏差會隨著時鐘頻率的增加而降低。采用 16MHz 時鐘時,與硬件本身相關(guān)的系統(tǒng)差分誤差的峰間值為 800ps。務(wù)必要注意導(dǎo)致產(chǎn)生誤差的以下原因:HP33250A 的 1ns 觸發(fā)器輸入突發(fā)抖動 (RMS)、MSP430FR5969 的內(nèi)部時鐘的,以及一些布線失配情形。抖動會在每個時鐘周期內(nèi)累積,因此與時間測量相關(guān)的不確定性是指時鐘抖動和所測量時鐘周期數(shù)的函數(shù)。低于 30ps 的誤差可以提升平均值,其相應(yīng)地則低于 1cm。
后記——術(shù)語解釋
TDC— 時數(shù)轉(zhuǎn)換器
為了更好地理解 TDC 這個名稱,可將 ADC 視作“壓數(shù)轉(zhuǎn)換器”。ADC 用于將物理單位“伏特”轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像,對應(yīng)圖像通常與引用成比例。與此類似,TDC 是 ADC 領(lǐng)域的一個分支,專注于將物理單位“時間”轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。
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