高　帅，刘烈曙，张　杰

(1．北京卫星导航中心，北京 100094；2．中船重工第七〇九研究所，湖北 武汉 430074；3．中国科学院 测量与地球物理研究所，湖北 武汉 430074)



基于模拟扩展法的高精度时间间隔测量电路设计

高帅1，刘烈曙2，张杰3

(1．北京卫星导航中心，北京 100094；2．中船重工第七〇九研究所，湖北 武汉 430074；3．中国科学院 测量与地球物理研究所，湖北 武汉 430074)

模拟扩展法是常用的高精度时间间隔测量的方法之一,基于模拟扩展法的高精度时间间隔测量电路，能够实现亚ns级的测量。模拟扩展法在实现过程中存在诸多问题，包括测量时间过长对用户使用产生影响、死区时间使测量误差增大、扩展系数标定影响测量精度等。针对每个问题分别进行机理分析，给出解决的方法。在实际时间同步系统中，对电路的性能进行了测试，结果表明测量精度可优于0.5 ns。

模拟扩展法；高精度；时间间隔测量

0　引言

高精度时间间隔测量，一般通过时间间隔测量系统实现。而时间间隔测量电路是时间间隔测量系统的关键部分，它决定了系统的测量精度。模拟扩展法是高精度时间间隔测量方法的一种。其发展历史悠久，应用范围较广[1]：19世纪80年代实现了亚纳秒量级的时间间隔测量；1998年Kari Maatta等实现了单次测量精度优于15 ps[2]；1999年Keunoh Park等实现分辨率为7.8 ps、精度为14.1 ps[3]；国内的相关研究机构于2000年左右实现测量分辨率优于100 ps、测量精度优于300 ps；目前采用模拟扩展技术和AD转换技术的时间间隔测量方法(TAC)精度可达几个ps。

模拟扩展法具有精度高、实现成本低的特点，但在具体实现中诸如死区时间、测量时间和扩展系数标定等问题，会极大地影响测量结果。……