2 系统重要模块设计与实现
2．1 前端信号调理模块
在气体行业检测的应用中，飞行时间质谱仪器中离子探测器的输出信号一般为NIM信号，幅值在0～-100mv，而超过此范围的大信号通常为H2O+及OH+等饱和信号，对测量结果影响不大，故不予考虑。由于输入信号幅度较小，为提高测量测量精度并充分利用ADC的量化范围（650mV），设计中在采集通道的信号调理模块利用微波管Mini ERA_1+完成前置放大。ERA_1+的3dB带宽为DC～8GHz，内部与50欧传输线匹配，最大增益12dB。同时，由于ADC08D1500要求差分输入，故信号调理模块在前置放大后利用射频变压器Mini ADTL2_18完成单端信号到差分信号的转换。图2所示为采集通道信号调理模块结构图。
触发通道和外时钟输入通道的信号调理模块主要由双向缓冲器及电平转换芯片组成，不再赘述。
2．2 射频采集模块
在本系统的应用背景中，输入脉冲信号的最小时间间隔为400ps，故要求射频采集模块的采样间隔小于400ps。设计中采用国家半导体公司的模数转换器ADC08D1500来构建射频采集模块，ADC08D1500为8bit双通道超高速模数转换器：在单边沿采样模式下，最高采样率为1.5GSPS；在双边沿采样（交错采样）模式下，最高采样率为3GSPS，即时间分辨率为333ps，满足设计要求。
2．3 高速时钟产生模块
为保证测量脉冲时间间隔的精度，射频采集模块需要一个高时间稳定度、最高频率为1．5GHz的转换时钟。为此，TDC选用集成锁相环芯片AD9517-4来产生时钟信号。AD9517-4是一个集成PLL频率合成器与时钟分配器，时钟稳定度《20ppm。在本系统中AD9517-4的输出频率调节范围为500MHz～1．5GHz，对应系统时间分辨率为333ps～2ns可调。