如何用数字转换法实现内容创作？

高精度的时间数字测时方法主要有游标法、抽头延迟线法和差分延迟线法三种类型(杜保强和周渭，2010)，它们都利用了插值原理。游标法可以看做是一种数字扩展法，其工作原理类似于游标卡尺。它用到了主频率f01和游标频率f02两种时钟，设定f01＞f02，它们的周期差值ΔT0=T02-T01极小，详细的测量原理参考书籍(郭允晟等，1989；吴守贤等，1983)，这里直接列出结论：

图2-11　时间幅度转换法原理示意图

定义扩展系数：

则

式中，N0为主计数值；为扩充比例数；T1和T2分别是起始停止脉冲附近的非整数周期时间；N1和N2分别为测量T1和T2的游标计数值；T01、T02分别为主时钟和游标周期。假定T01=1ns，T02=1.01ns，则，这意味着游标计数器的测时分辨率为100ps。

使用游标法进行时差测量，理论上有极高的测量精度，但是难以解决以下几个问题：一是要求主从时钟频率的f01、f02稳定度很高。二是为了达到高分辨率，主从时钟频率要极其接近，从而要求两个时钟电路屏蔽，避免无法正常工作。三是要达到高的精度测量，要求电路有很高的处理速度。(www.xing528.com)

集成电路的发展促进了抽头延迟线法和差分延迟线法的发展。抽头延迟线法是由一组在理论上传播延时都为τ 的延迟单元组成，停止信号Stop 对开始信号Start 在延迟线中的传播进行采样实现时间间隔测量。抽头延迟线法一种典型的结构如图2-12 所示。

图2-12　抽头延迟线法结构

Q—输出端；D—输入端；C—时钟；T—时间间隔

图2-12 这种结构的抽头延迟线法，是由一个延迟时间为τ 的单元和一个上升沿触发器FF(Flip-Flop)配合使用组成的。当量测时刻开始时，先由开始信号的上边沿在延迟线中传播，待量测时刻结束时，用停止信号的上边沿对触发器进行采样。以FF 为高的最高位位置就决定了测量的结果，再通过译码电路实现时间的测量。这种抽头延迟线法，没有用到模拟过程，是纯粹的数字实现过程，所以也称为“时间数字转换，即TDC(Time-to-Digital Converter)，但是该方法要求作为触发器时钟的停止信号的时滞很小，并且需要配合锁相环(Phase Locked Loop，PLL)或延时锁定环(Delay-Locked Loop，DLL)技术，以保证达到持续稳定的精确测量。

差分延迟线法由时延有细微差别的两组延迟线构成，由于该方法的工作原理类似于游标法工作原理，所以这种由抽头延迟线法演变而来的方法也被称为“游标延迟线法”。该方法应用较多的一种结构如图2-13 所示。从图2-13 可以看出：它分别采用延时为τ1和τ2的两个专用的延迟线组，再加一个触发器组组成，这种结构系统的分辨率满足：τ = τ1-τ2，延迟线时延比较容易达到皮秒分辨率。这种由两个延迟线组成的差分延迟线法可以达到极高的测量分辨率，但是这种方法结构比较复杂，如要实现多通道的并行测量有较大的困难。

图2-13　差分延迟线法结构

Q—输出端；D—输入端；C—时钟；T—时间间隔