基于FPGA与GPS的时间测量电路设计与实现

摘要

为宇宙射线缪子(μ子)测量实验设计了基于FPGA的高精度时间-数字转换器(TDC),结合TDC测量值与GPS提供的标准时间(UTC)精确记录了粒子事件的时间信息.TDC采用粗计数+细时间测量相结合的方式,用计数器实现动态范围大于1 s的粗时间测量;使用FPGA加法进位延时链构建时间内插完成了细时间测量,并借助Wave-Union与bin-by-bin方法提高时间分辨并改善非线性.实验室测试双边沿TDC的时间分辨为16.68 ps,时间测量精度(RMS)好于45 ps.测量结果表明,该TDC满足脉冲前沿时间甄别要求.