2.2 时间间隔测量模块
时间间隔测量系统是整个电子学系统的关键。它的性能的好坏直接决定着时间间隔测量系统的精度。本测量方案选用了德国ACAM公司的高精度时间间隔测量芯片TDC-GP1。
该芯片采用44引脚TQFP封装，具有TDC测量单元、16位算术逻辑单元、RLC测量单元及与8位处理器的接口单元4个主要功能模块。其性能指标如下：
①双通道，250 ps的分辨率或者单通道125 ps的分辨率。
②每个通道可进行四次采样，排序则可达8次采样。
③两个通道的分辨率完全相同，双脉冲分辨率大约为15 ns。
④有两个测量范围：3 ns～7.6μs；60 ns～200 ms（有前置配器，只使用于单通道）。
⑤双通道的8个事件可以一个一个的任意测量，没有最小时间间隔限制。
⑥分辨率调整模式：通过软件对分辨率进行石英准确性调整。
⑦有四个端口用来测量电阻、电容和电感。测量输入的边缘灵敏性是可调的。
⑧有效的内置16位运算器，测量结果可以被校准或者乘以一个24位的整数。
⑨运算器用于计算的时间是独立于外部时钟的，整个校准和乘法的时间大约为4μs。
⑩内部最多可存储4个校准值或者8个非校准测量值。
⑾校准和控制时钟频率为500 kHz～35 MHz（高于100 MHZ将用到内部的前置配器）。
⑿工业温度范围为-40～+85℃；工作电压：2.7～5.5 V；低功耗，可用电池驱动。
TDC-GPI提供了三种测量方式供用户选择，其具体参数和时序逻辑如下所示：
（1）测量范围一
GP1据供了两个测量通道；每个通道的分辨率是250 ps，它基本的测量范围是15位。两个通道具有完全相同的分辨率，共用一个START信号和至多四个独立的STOP输入信号进行比较，最小时限为15 ns。START和STOP信号必须持续2.5 ns以上，否则芯片无法辨识。STOP信号之间可进行相互的比较，无最小时限。量程为3 ns～7.6μs，两个通道可进行排序，这样可使1通道允许8个脉冲输入，但通道2的STOP输入被忽略。测量时序如图2所示。