雷达脉冲ToF电路设计(十二)终章

出处:电路城 发布于:2020-01-03 16:58:37 | 311 次阅读

  测试结果
  两个 TDC 的中断状态始终受示波器的监控,以检查 TDC 是否在收到 STOP 触发器后正确地向 MCU 发送信号。
  计数器溢出阈值已设置为 250?s。在下图1中,未超过阈值,这意味着在 TDC 收到 STOP 触发器后产生中断(绿线)。在下图2中,超过了阈值,这意味着在时钟达到 250?s,但尚未收到任何 STOP(红线)触发器时发生中断。


  下图为未超过计数器溢出阈值时的中断行为


  下图为超过计数器溢出阈值时的中断行为
  START 和 STOP 触发器之间的延迟为 20?s 到 140?s 不等,波形发生器的步长为 20?s;可针对每一步计算出两个 TDC 的测量 ToF 之间的误差。此计算已向 TDC 馈送了来自 MSP430FR5969 的三种不同的时钟频率(1MHz、4MHz 和 16MHz)。结果显示在图 3、图 4和图 5中,其中 y 轴表示误差,x 轴表示波形发生器产生的延迟。
  下图 3. 1MHz 时钟的差分误差


  下图 4. 4MHz 时钟的差分误差


  下图 5. 16MHz 时钟的差分误差


  正如这些图中所示,误差会随着时钟频率的增加而降低。情况确实如此,因为 TDC 的标准偏差会随着时钟频率的增加而降低。采用 16MHz 时钟时,与硬件本身相关的系统差分误差的峰间值为 800ps。务必要注意导致产生误差的以下原因:HP33250A 的 1ns 触发器输入突发抖动 (RMS)、MSP430FR5969 的内部时钟的精度,以及一些布线失配情形。抖动会在每个时钟周期内累积,因此与时间测量相关的不确定性是指时钟抖动和所测量时钟周期数的函数。低于 30ps 的误差可以提升平均值,其相应地精度则低于 1cm。
  后记——术语解释
  TDC— 时数转换器
  为了更好地理解 TDC 这个名称,可将 ADC 视作“压数转换器”。ADC 用于将物理单位“伏特”转换为数字图像,对应图像通常与绝对引用成比例。与此类似,TDC 是 ADC 领域的一个分支,专注于将物理单位“时间”转换为数字值。

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