Scalony licznik czasu i częstotliwości z użyciem odwrotnościowej metody pomiaru częstotliwości i ulepszonej metody tworzenia histogramu

摘要

This paper describes design and test results of precise time and frequency counter implemented in a general purpose FPGA device. Methods for frequency measurement and advanced data processing leading to accuracy improvement are also presented. In the designed counter, time intervals are measured with the use of the interpolation Nutt method while for frequency measurements two methods are involved: classical gating and reciprocal method. To increase accuracy of the histogram of measurement results an improved method of calculation is adopted. This method is based on aggregation of probability distributions related to consecutive measurement results and evaluated during the initial calibration process. The described counter featuring 200 ps resolution and 150 ps accuracy was integrated in programmable device QL16 x 24B from pASIC family (QuickLogic).%Opisany jest projekt i wyniki badań precyzyjnego licznika czasu i częstotliwości zrealizowanego w układzie programowalnym FPGA oraz metody pomiaru i przetwarzania danych umożliwiające zwiększenie dokładności. Pomiar odcinka czasu jest realizowany w oparciu o metodę Nutta, a pomiar częstotliwości z użyciem metody odwrotnościowej lub klasycznej metody bramkowej. W celu zwiększenia dokładności wyznaczania histogramu serii pomiarów zastosowano ulepszoną metodę opartą na sumowaniu rozkładów prawdopodobieństw. Opracowany licznik ma rozdzielczość 200 ps i niepewność pomiarową poniżej 150 ps. Układ wykonany został w programowalnej matrycy bramkowej QL16 x 24B serii pASIC firmy QuickLogic.