核電子學(xué)及其進(jìn)展

核電子學(xué)方法第五章時(shí)間信息的分析

第五章時(shí)間信息的分析

§1概 述

§2 定時(shí)技術(shù)§3 符合電路§4

時(shí)間分析器§5 脈沖形狀甄別（PSD）

結(jié)束

§1.概 述時(shí)間信息分析所要解決的基本問(wèn)題

時(shí)間信號(hào)的檢出

返回時(shí)間信息分析所要解決的基本問(wèn)題時(shí)間間隔甄別時(shí)間間隔測(cè)量

返回時(shí)間間隔甄別時(shí)間間隔甄別應(yīng)用實(shí)例時(shí)間間隔甄別器的基本功能

返回時(shí)間間隔甄別應(yīng)用實(shí)例電子正電子對(duì)撞實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生μ+和μ-的事例探測(cè)器D1和探測(cè)器D2相距有幾十米以上，對(duì)稱排布，用來(lái)測(cè)定子。因?yàn)?和-的動(dòng)量相等，且對(duì)面碰撞，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，和飛行方向相反，飛行速度近似相同，從對(duì)撞點(diǎn)飛出，應(yīng)幾乎同時(shí)分別擊中D1和D2。隨著擊中D1和D2位置不同信號(hào)S1和S2產(chǎn)生時(shí)刻發(fā)生差別，如果最大時(shí)差值為5ns，那么S1和S2時(shí)間間隔小于5ns的事例應(yīng)該是+和-事例的的一個(gè)“候選”條件，這樣可以排斥掉很多本底事件。例如宇宙射線穿過(guò)探測(cè)器系統(tǒng)，D1和D2是先后被擊中，S1和S2的時(shí)間間隔將會(huì)大于5ns，不滿足此“候選”條件，應(yīng)該被排斥掉。需要用一個(gè)時(shí)間間隔甄別器來(lái)作為事例的選擇。返回

時(shí)間間隔甄別器的基本功能N個(gè)信號(hào)加入它的輸入端為

u1,u2….ui….uN-1,uN，它們分別在ti（i=1,2…N）時(shí)刻到達(dá)甄別器的輸入端，其中任意一對(duì)信號(hào)間的時(shí)間差都滿足：

-1

<ti－tj<

2(1,2>0）在輸出端產(chǎn)生邏輯信號(hào)輸出，只要有任意一對(duì)信號(hào)不滿足上述條件，將不產(chǎn)生輸出。經(jīng)常遇到的情況是處理二個(gè)輸入信號(hào)的符合電路，稱為二重符合電路。二個(gè)輸入信號(hào)到達(dá)的時(shí)間分別為t1和t2

，若滿足-1<t1－t2<2(1,2>0）在輸出端產(chǎn)生邏輯信號(hào)輸出，否則將不產(chǎn)生輸出。1＋2為其分辨時(shí)間。選擇1=2

=

，則分辨時(shí)間為2（或稱為符合時(shí)間窗寬）。具有這種功能的電路通常稱為符合電路，1＋2為其分辨時(shí)間。（也就是時(shí)間間隔閾值）。返回時(shí)間間隔測(cè)量時(shí)間間隔測(cè)量應(yīng)用實(shí)例時(shí)間分析器的基本功能

返回時(shí)間間隔測(cè)量應(yīng)用實(shí)例飛行時(shí)間計(jì)數(shù)器是在高能物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的探測(cè)器系統(tǒng)，用來(lái)測(cè)量帶電粒子的飛行時(shí)間，其主要功能是通過(guò)所測(cè)量粒子的飛行時(shí)間信息，結(jié)合其它探測(cè)器測(cè)得粒子的動(dòng)量和徑跡，從而辨別粒子的種類。測(cè)量探測(cè)器的信號(hào)和e+e-的作用發(fā)生時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，就可以測(cè)量到粒子的飛行時(shí)間信息。返回時(shí)間分析器的基本功能由時(shí)間間隔編碼器與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)組成的時(shí)間分析器，用來(lái)完成時(shí)間間隔測(cè)量。時(shí)間間隔編碼電路是時(shí)間間隔測(cè)量中關(guān)鍵部件，通常稱它為時(shí)間－數(shù)字轉(zhuǎn)換器（TDC,TimetoDigitConversion

）。輸出端的數(shù)碼值為

其中T0為L(zhǎng)SB所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔。TDC的輸出再送到數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)，它的功能與多道幅度分析器中數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)相同。

返回時(shí)間信號(hào)號(hào)的檢出出無(wú)論是送送到符合合電路還還是送到到TDC的信號(hào)號(hào)，要求求它的出出現(xiàn)時(shí)刻刻與粒子子擊中探探測(cè)器的的時(shí)刻能能精確地地相對(duì)應(yīng)應(yīng)。事件件的產(chǎn)生生到信號(hào)號(hào)進(jìn)入時(shí)時(shí)間信息息分析電電路之間間，大體體上如以以下過(guò)程程所示：：核事件產(chǎn)生生粒子→探探測(cè)器被擊擊中（t0時(shí)刻）→探探測(cè)器信號(hào)號(hào)輸出（t1時(shí)刻出現(xiàn)信信號(hào)）→電電子學(xué)電路路信號(hào)處理理（放大、、成形等））→時(shí)檢電電路檢出信信號(hào)送到時(shí)時(shí)間信號(hào)分分析電路或或符合電路路輸入端（（t0’時(shí)刻出現(xiàn)現(xiàn)信號(hào)）。。時(shí)間信號(hào)的的檢出在討論時(shí)間間信號(hào)檢出出時(shí)，從探探測(cè)器輸出出的電流信信號(hào)有以下下幾點(diǎn)需要要考慮：延遲。t1在t0之后一定時(shí)時(shí)間之后出出現(xiàn)展寬。實(shí)際際的電流信信號(hào)不是一一個(gè)信號(hào)漲落。(t0’-t0)是一個(gè)隨隨機(jī)量，而而且信號(hào)形形狀也會(huì)隨隨機(jī)變化。。時(shí)檢電路的的功能是使使的漲落盡盡可能小，，或者說(shuō)的的晃動(dòng)很小小。返回§2 .定定時(shí)技術(shù)術(shù)產(chǎn)生時(shí)間晃晃動(dòng)的幾個(gè)個(gè)主要因素素時(shí)間晃動(dòng)大大小的度量量前沿定時(shí)甄甄別器-固固定閾值甄甄別器恒比定時(shí)甄甄別器（CFD）幅度和上升升時(shí)間補(bǔ)償償定時(shí)（ARC）返回產(chǎn)生時(shí)間晃晃動(dòng)的幾個(gè)個(gè)主要因素素輸入到時(shí)間間信息分析析系統(tǒng)的信信號(hào)出現(xiàn)時(shí)時(shí)間晃動(dòng)主主要有以下下幾個(gè)因素素：探測(cè)器的固固有晃動(dòng)。。噪聲引起時(shí)時(shí)檢電路輸輸出的時(shí)間間晃動(dòng)。幅度時(shí)間游游動(dòng)效應(yīng)。。上升時(shí)間游游動(dòng)效應(yīng)。。以上幾種因因素在不同同條件下對(duì)對(duì)晃動(dòng)所起起的影響是是不相同的的，因而要要具體加以以分析，分分清主次。。著重分析析幅度和上上升時(shí)間游游動(dòng)效應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生的時(shí)間間晃動(dòng)及其其解決辦法法。返回探測(cè)器的固固有晃動(dòng)不同的探測(cè)測(cè)元件電流流信號(hào)輸出出的時(shí)間晃晃動(dòng)不一樣樣，它的產(chǎn)產(chǎn)生原因也也不相同，，大致因?yàn)闉檩d流子在在探測(cè)器內(nèi)內(nèi)運(yùn)動(dòng)途徑徑不同造成成的。例：閃爍體體和光電倍倍加管（PMT）組組成的閃爍爍計(jì)數(shù)器，，由于粒子子擊中的位位置不同使使光傳輸?shù)降絇MT的的時(shí)間不同同，使得其其輸出信號(hào)號(hào)的時(shí)間發(fā)發(fā)生差異，，而擊中的的位置往往往是隨機(jī)的的，因而信信號(hào)輸出的的時(shí)間產(chǎn)生生時(shí)間晃動(dòng)動(dòng)。返回噪聲引起起時(shí)檢電電路輸出出的時(shí)間間晃動(dòng)噪聲疊加加在信號(hào)號(hào)之上將將引起時(shí)時(shí)檢電路路輸出的的時(shí)間晃晃動(dòng)。返回幅度時(shí)間間游動(dòng)效效應(yīng)不同幅度度經(jīng)過(guò)時(shí)時(shí)檢電路路之后在在輸出時(shí)時(shí)間上產(chǎn)產(chǎn)生差異異，探探測(cè)器輸輸出信號(hào)號(hào)幅度的的隨機(jī)變變化造成成了時(shí)間間上晃動(dòng)動(dòng)，稱為為幅度時(shí)間間游動(dòng)效效應(yīng)。返回上升時(shí)間間游動(dòng)效效應(yīng)不同上升升時(shí)間的的信號(hào)經(jīng)經(jīng)過(guò)時(shí)檢檢電路之之后會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生在輸輸出信號(hào)號(hào)時(shí)間上上差異，，而有有些探測(cè)測(cè)元件輸輸出信號(hào)號(hào)上升時(shí)時(shí)間也存存在隨機(jī)機(jī)變化，，這也就就帶來(lái)了了時(shí)檢電電路的輸輸出信號(hào)號(hào)在時(shí)間間上晃動(dòng)動(dòng)。這稱稱為上升時(shí)間間游動(dòng)效效應(yīng)。返回時(shí)間晃動(dòng)動(dòng)大小的的度量時(shí)檢電路路信號(hào)輸輸出與粒粒子擊中中探測(cè)器器之間的的時(shí)間差差td=（t0’-t0）是隨機(jī)量量，它服服從一定定的分布布規(guī)律，，td的概率密密度函數(shù)數(shù)為Pd（td），可以以得到各各級(jí)矩：：由此推知知td的的隨機(jī)變變化情況況，來(lái)度度量的晃晃動(dòng)大小小。一般可以以假設(shè)td服從高斯斯分布，，和和是關(guān)鍵參參量作為時(shí)間間晃動(dòng)的的度量時(shí)間晃動(dòng)動(dòng)大小的的度量二個(gè)信號(hào)號(hào)時(shí)間間間隔及其其晃動(dòng)量量時(shí)間晃動(dòng)動(dòng)大小的的度量時(shí)間晃動(dòng)動(dòng)實(shí)驗(yàn)測(cè)測(cè)量在實(shí)驗(yàn)上上可以用用同一瞬間間產(chǎn)生兩兩個(gè)粒子子的放射射源（如如60Co源，幾乎是同同時(shí)發(fā)射射兩個(gè)個(gè)粒子[1和2]）；測(cè)量計(jì)數(shù)數(shù)隨τ（（即時(shí)間間間隔））值變化化曲線，，圖中中求得和和半半高全寬寬時(shí)間FWHMtd,時(shí)間晃動(dòng)為返回前沿定時(shí)甄別別器-固定閾閾值甄別器前沿定時(shí)特性性分析基本電路構(gòu)型型返回前沿定時(shí)特性性分析（一））將輸入信號(hào)前前沿近似看成成線性上升，，可用下述關(guān)關(guān)系表示：輸出信號(hào)對(duì)輸輸入信號(hào)的時(shí)時(shí)間延遲可以以表示為：其中ti為輸入信號(hào)從從出現(xiàn)到上升升為VT所需時(shí)間，t為渡越時(shí)間，，假定在快甄甄別器情況下下，t很小，暫不加以考考慮。在Vi由Vi1變?yōu)閂i2時(shí)，Vi=(Vi1-Vi2)，如果Vi很小，則輸出信號(hào)對(duì)輸輸入信號(hào)的時(shí)時(shí)間延遲差td=(t2-t1)應(yīng)為：td隨Vi變化而發(fā)生變變化稱為幅度度時(shí)間游動(dòng)效效應(yīng)。顯而可可見(jiàn)VT和tm越小，td變化量就越小小，幅度時(shí)間游動(dòng)動(dòng)效應(yīng)就越小小前沿定時(shí)特性性分析（二））上述討論在Vi很小情情況下，如果果Vi變化很很大時(shí)，服從從某一種分布布規(guī)律，要得得到td必須Vi的概率密度函函數(shù)求得td的概率密度度函數(shù)，得到td。若達(dá)峰時(shí)間tm發(fā)生變變化（也就是是上升時(shí)間發(fā)發(fā)生變化），，延遲時(shí)間的的變化為：：這稱為上升升時(shí)間游動(dòng)動(dòng)效應(yīng)。返回基本電路構(gòu)構(gòu)型高速運(yùn)算放放大器（例例如THS3201、OPA847等等）構(gòu)成的的施米特甄甄別器；高速比較器器（例如AD96687）構(gòu)構(gòu)成的截止止式放大器器型甄別器器；雙閾甄別電電路。高速比較器器AD96687構(gòu)構(gòu)成的甄別別器雙閾甄別電電路由于幅度效效應(yīng)，前沿沿定時(shí)會(huì)有有較大的定定時(shí)誤差。。降低甄別別閾，是減減少這一誤誤差的重要要措施。但但甄別閾的的減少將會(huì)會(huì)明顯引起起噪聲誤觸觸發(fā)，為此此，設(shè)計(jì)了了雙閾甄別別電路，采采用低閾定定時(shí)，高閾閾選通的方方案，既可可減少噪聲聲影響，又又由于甄別別閾的降低低，還可減減少由于幅幅度效應(yīng)引引起的時(shí)間間游動(dòng)甄別器需要要有穩(wěn)定的的閾電壓。。閾電壓壓的產(chǎn)生程程控設(shè)置的的DAC提供。。為了減少少噪聲和外外部干擾的的影響，得得到穩(wěn)定的的閾電壓，，對(duì)DAC提供的輸輸出電壓采采取了衰減減和有源濾濾波等有效效措施。返回恒比定時(shí)甄甄別器（CFD）提出恒比定定時(shí)的基本本思路恒比定時(shí)甄甄別原理恒比定時(shí)甄甄別器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)返回提出恒比定定時(shí)的基本本思路前沿定時(shí)除除了由幅度度游動(dòng)效應(yīng)應(yīng)引起較大大晃動(dòng)之外外，觸發(fā)比比不恒定也也是一個(gè)缺缺點(diǎn)。探測(cè)器的固固有時(shí)間晃晃動(dòng)往往與與外電路收收集到的電電荷量與總總電荷量比比值有關(guān)，，在某一比比值時(shí)，固固有時(shí)間晃晃動(dòng)可達(dá)到到最小。這這一比值卻卻好就是觸觸發(fā)比P:P=VT/Vi如果能對(duì)每每一個(gè)信號(hào)號(hào)作到恒定定的觸發(fā)比比，就可以以選擇合適適的比值，，使探測(cè)器器的固有時(shí)時(shí)間晃動(dòng)最最小。同時(shí)時(shí)能克服幅幅度游動(dòng)效效應(yīng)。返回恒比定時(shí)甄甄別原理用經(jīng)延遲后后的輸入信信號(hào)與經(jīng)過(guò)過(guò)衰減倒相相后信號(hào)相相加之后產(chǎn)產(chǎn)生一個(gè)雙雙極性信號(hào)號(hào)，該信號(hào)號(hào)從負(fù)極性性變到正極極性的過(guò)零零時(shí)刻與信信號(hào)幅度無(wú)無(wú)關(guān)，在此此時(shí)刻的信信號(hào)值與總總幅度之比比為一恒值值。過(guò)零甄別器器起到在雙極性信號(hào)號(hào)的過(guò)零時(shí)時(shí)刻檢出信號(hào)的的作用。恒比定時(shí)甄甄別原理用ui(t)來(lái)近近似描述輸輸入信號(hào):經(jīng)過(guò)衰減倒倒相后信號(hào)號(hào)（其中為為衰減因子子）：經(jīng)延遲后的的信號(hào)恒比定時(shí)甄甄別原理經(jīng)過(guò)相加電電路之后是是一個(gè)雙極極性信號(hào)：：從負(fù)負(fù)極極性性變變到到正正極極性性的的過(guò)過(guò)零零時(shí)時(shí)刻刻：：由此此可可知知(1)過(guò)過(guò)零零點(diǎn)點(diǎn)與與信信號(hào)號(hào)幅幅度度無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)(2)在在tz時(shí)時(shí)刻刻，，對(duì)于于任任何何幅幅度度都都一一樣樣。。因此此tz是是一一個(gè)個(gè)理理想想的的時(shí)時(shí)刻刻，，既既克克服服了了游游動(dòng)動(dòng)效效應(yīng)應(yīng)，，又又在在此此時(shí)時(shí)刻刻的的信信號(hào)號(hào)值值與與總總幅幅度度之之比比為為一一恒恒值值。。在在這這一一時(shí)時(shí)刻刻檢檢出出信信號(hào)號(hào)可可以以達(dá)達(dá)到到恒恒比比定定時(shí)時(shí)的的目目的的。。圖圖中中過(guò)過(guò)零零甄甄別別器器ZCD起起到到在在時(shí)時(shí)刻刻檢檢出出信信號(hào)號(hào)的的作作用用返回恒比定時(shí)甄別別器實(shí)現(xiàn)門控型恒比定定時(shí)甄別器雙予甄別門控控型恒比定時(shí)時(shí)甄別器雙極性信號(hào)成成形方法返回門控型恒比定定時(shí)甄別器返回雙予甄別門控控型恒比定時(shí)時(shí)甄別器成形電路采用用恒比成形時(shí)時(shí)，常常取其其延遲電路的的延遲時(shí)間略略大于tm，，但對(duì)于小幅幅度輸入信號(hào)號(hào)，特別是剛剛過(guò)閾值的信信號(hào)，觸發(fā)時(shí)時(shí)間已接近而而超閾幅度很很小，因此甄甄別器的渡越越時(shí)間比較長(zhǎng)長(zhǎng)，有可能使使前沿甄別器器輸出信號(hào)落落在過(guò)零時(shí)刻刻之后，這樣樣一來(lái)就成為為前沿定時(shí)了了。因此，上上述電路對(duì)小小信號(hào)（即剛剛過(guò)觸發(fā)閾的的信號(hào)）就起起不到恒比定定時(shí)作用了。。為此，提出出一種改進(jìn)方方案，即雙予甄別門控控型恒比定時(shí)時(shí)甄別器，它是在門控控型恒比定時(shí)時(shí)甄別器電路路基礎(chǔ)上再加加上一個(gè)固定定閾值甄別器器DT，其閾值比的的閾值要大。在小信號(hào)時(shí)（（即輸入信號(hào)號(hào)幅度略大于于VTP）不能觸發(fā)DT，因而最后不不產(chǎn)生輸出。。只有輸入信信號(hào)幅度大于于VTT才能觸發(fā)DT，產(chǎn)生最后輸輸出，這時(shí)DP的輸出信號(hào)不不會(huì)落在過(guò)零零時(shí)刻之后，，保證了恒比比定時(shí)。但是這樣也會(huì)會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)問(wèn)題，輸出信信號(hào)前沿時(shí)刻刻在略超過(guò)情情況下亦會(huì)落落在之后，又又將造成輸出出信號(hào)對(duì)應(yīng)的的前沿定時(shí)時(shí)時(shí)刻。為此在在門Y1輸出處加上一一延遲線作適適當(dāng)延遲，以以保證輸出信信號(hào)前沿在DT輸出信號(hào)之后后。返回雙極性信號(hào)成成形方法延遲線成形RC成形輸入信號(hào)Vi直接連到比比較器的同相相輸入端，比比較器的反相相輸入端的信信號(hào)Vc是Vi的低通濾波波輸出，它在在時(shí)間上比輸輸入信號(hào)滯后后。比較器的的同相、反相相輸入端之間間的電壓差為為：Vr(t)=Vi(t)-Vc(t)=Ri(t)=RCdVc(t)/dt在電容器上電電壓達(dá)到峰值值之后，積分分電阻上的電電流方向改變變，引起比較較器輸出的翻翻轉(zhuǎn)。由于電電阻電容組成成的是一個(gè)線線性網(wǎng)絡(luò)，Vr(t)的過(guò)零點(diǎn)與與輸入信號(hào)的的幅度無(wú)關(guān)，，從而實(shí)現(xiàn)了了恒比定時(shí)功功能。返回幅度和上升時(shí)時(shí)間補(bǔ)償定時(shí)時(shí)（ARC））恒比定時(shí)僅僅僅解決了幅度度游動(dòng)效應(yīng)，，未曾解決上上升時(shí)間游動(dòng)動(dòng)效應(yīng)。ARC定時(shí)可同同時(shí)解決幅度度和上升時(shí)間間游動(dòng)效應(yīng)。。它的電路結(jié)結(jié)構(gòu)完全與恒恒比定時(shí)相同同。但延遲時(shí)時(shí)間td應(yīng)滿滿足：相加后輸出信信號(hào)應(yīng)為解得在ARC定時(shí)中對(duì)于延遲信號(hào)號(hào)的觸發(fā)比對(duì)于衰減倒相相信號(hào)的觸發(fā)發(fā)比在tm不是常數(shù)時(shí)，，和也就不是常數(shù)數(shù)，因而不是是真正恒比。。返回§3 .符符合電路符合電路基本本結(jié)構(gòu)符合曲線快-慢符合符合電路實(shí)例例返回符合電路基本本結(jié)構(gòu)二個(gè)輸入信號(hào)號(hào)分別經(jīng)過(guò)定定時(shí)成形電路路之后，使其其輸出信號(hào)前前沿晃動(dòng)很小小，以寬度分分別為Tw1和Tw2信號(hào)號(hào)加加入入符符合合門門電電路路，，只只有有當(dāng)當(dāng)二二個(gè)個(gè)信信號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)生生重重疊疊時(shí)時(shí)符符合合門門才才有有信信號(hào)號(hào)輸輸出出，，此此信信號(hào)號(hào)再再經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)甄甄別別成成形形之之后后輸輸出出。。設(shè)二二個(gè)個(gè)輸輸入入信信號(hào)號(hào)到到達(dá)達(dá)時(shí)時(shí)間間分分別別為為t1和t2，只只有有滿滿足足符合合門門才才有有輸輸出出，，其其分分辨辨時(shí)時(shí)間間應(yīng)應(yīng)為為：：符合合電電路路基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)以上上討討論論是是在在理理想想條條件件下下得得到到的的，，即即(1)輸輸?shù)降椒虾祥T門的的信信號(hào)號(hào)是是理理想想矩矩形形脈脈沖沖。。(2)符符合合門門和和甄甄別別成成形形電電路路的的渡渡越越時(shí)時(shí)間間為為零零。。返回回符合合曲曲線線為了了測(cè)測(cè)定定符符合合系系統(tǒng)統(tǒng)（（包包括括探探測(cè)測(cè)器器在在內(nèi)內(nèi)））的的時(shí)時(shí)間間分分辨辨能能力力，，常常利利用用同同一一瞬瞬間間產(chǎn)產(chǎn)生生兩兩個(gè)個(gè)粒粒子子的的放放射射源源、、或或用用激激發(fā)發(fā)態(tài)態(tài)壽壽命命遠(yuǎn)遠(yuǎn)小小于于系系統(tǒng)統(tǒng)定定時(shí)時(shí)誤誤差差的的放放射射源源來(lái)來(lái)測(cè)測(cè)定定系系統(tǒng)統(tǒng)的的瞬瞬時(shí)時(shí)符符合合曲曲線線。。在在兩兩路路信信號(hào)號(hào)通通道道中中，，用用可可變變延延遲遲線線引引入入它它們們之之間間時(shí)時(shí)間間上上相相對(duì)對(duì)延延遲遲，，測(cè)測(cè)定定符符合合系系統(tǒng)統(tǒng)的的輸輸出出信信號(hào)號(hào)計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)率率和和相相對(duì)對(duì)延延遲遲量量的的關(guān)關(guān)系系曲曲線線，，此此曲曲線線就就是是瞬瞬間間符符合合曲曲線線。。從從瞬瞬時(shí)時(shí)符符合合曲曲線線，，可可以以求求得得符符合合系系統(tǒng)統(tǒng)的的分分辨辨時(shí)時(shí)間間和和效效率率。。電子子學(xué)學(xué)瞬瞬時(shí)時(shí)符符合合曲曲線線物理理瞬瞬時(shí)時(shí)符符合合曲曲線線返回回電子子學(xué)學(xué)瞬瞬時(shí)時(shí)符符合合曲曲線線用一一個(gè)個(gè)信信號(hào)號(hào)源源代代替替放放射射源源和和探探測(cè)測(cè)器器作作為為二二路路符符合合的的輸輸入入，，測(cè)測(cè)得得瞬瞬時(shí)時(shí)符符合合曲曲線線僅僅反反映映電電路路本本身身的的特特性性，，稱稱為為電電子子學(xué)學(xué)瞬瞬時(shí)時(shí)符符合合曲曲線線。。調(diào)節(jié)相相對(duì)延延遲量量，符符合電電路輸輸出信信號(hào)送送入到到一個(gè)個(gè)計(jì)數(shù)數(shù)器去去，測(cè)測(cè)得計(jì)計(jì)數(shù)率率，可可以求求得相相對(duì)計(jì)計(jì)數(shù)率率與延延遲量量的關(guān)關(guān)系曲曲線，，此曲曲線即即為電電子學(xué)學(xué)瞬時(shí)時(shí)符合合曲線線，也也就是是符合合電路路產(chǎn)生生輸出出的概概率函函數(shù)。。電子學(xué)學(xué)瞬時(shí)時(shí)符合合曲線線在理想想條件件下為為曲線1如果考考慮到到：(1)輸入入信號(hào)號(hào)有一一定上上升和和下降降時(shí)間間，而而符合合門有有一定定門檻檻電平平，因因而對(duì)對(duì)符合合門輸輸入來(lái)來(lái)說(shuō)，，有效效寬度度變小小了。。(2)二個(gè)個(gè)信號(hào)號(hào)重合合時(shí)間間減小小到一一定寬寬度時(shí)時(shí)，由由于符符合門門和其其后繼繼甄別別電路路有一一定渡渡越時(shí)時(shí)間，，當(dāng)重重合時(shí)時(shí)間太太窄時(shí)時(shí)，不不能響響應(yīng)，，這相相當(dāng)于于減小小了有有效寬寬度。。(3)考慮慮到噪噪聲疊疊加在在信號(hào)號(hào)、符符合門門的門門檻電電平和和后繼繼電路路閾值值偏置置電路路上，，使有有效寬寬度發(fā)發(fā)生漲漲落。。由于以以上原原因，，瞬時(shí)時(shí)符合合曲線線不僅僅寬度度減小小，而而且形形狀上上偏離離了矩矩形，，為曲線2。這就就是實(shí)實(shí)際電電子學(xué)學(xué)瞬時(shí)時(shí)符合合曲線線。符符合分分辨時(shí)時(shí)間定定義為為瞬時(shí)時(shí)符合合曲線線的半半高全全寬FWHM，從從圖中中曲線2可以求求得電電子學(xué)學(xué)分辨辨時(shí)間間返回物理瞬時(shí)符合合曲線用瞬時(shí)時(shí)符合合放射射源和和探測(cè)測(cè)器系系統(tǒng)替替代信信號(hào)源源作為為符合合電路路信號(hào)號(hào)輸入入，測(cè)測(cè)得的的相對(duì)對(duì)計(jì)數(shù)數(shù)率與與延遲遲量的的關(guān)系系曲線線為物物理瞬瞬時(shí)符符合曲曲線，，此曲曲線包包括了了探測(cè)測(cè)器和和定時(shí)時(shí)系統(tǒng)統(tǒng)的時(shí)時(shí)間晃晃動(dòng)及及偶然然符合合等因因素。。物理瞬瞬時(shí)符符合曲曲線真符合合事件件測(cè)得得的物物理瞬瞬時(shí)符符合曲曲線應(yīng)應(yīng)為輸輸入到到符合合電路路二信信號(hào)時(shí)時(shí)差的的概率率密度度函數(shù)數(shù)與電電子學(xué)學(xué)瞬時(shí)時(shí)符合合函數(shù)數(shù)的卷卷積E與值相近近時(shí)真符合合事件件最大大輸入入計(jì)數(shù)數(shù)率偶然符符合計(jì)計(jì)數(shù)率率真符合合事件件計(jì)數(shù)數(shù)率為時(shí)差漲漲落的的方差差E為電子子學(xué)分分辨時(shí)時(shí)間物理曲曲線形形狀與與電子子學(xué)曲曲線相相似曲線高高度下下降，，形狀狀變窄窄，平平頂部部分消消失，，這是是由于于真符符合計(jì)計(jì)數(shù)被被丟失失了物理瞬瞬時(shí)符符合曲曲線在實(shí)際際測(cè)量量中，，除了了真符符合事事例外外，還還有大大量不不屬于于同一一核事事件互互不相相關(guān)的的粒子子進(jìn)入入二個(gè)個(gè)探測(cè)測(cè)器，，它們們有可可能在在分辨辨時(shí)間間之內(nèi)內(nèi)隨機(jī)機(jī)地進(jìn)進(jìn)入符符合電電路各各輸入入端而而產(chǎn)生生輸出出，稱稱這種種符合合為偶偶然符符合。。顯而而易見(jiàn)見(jiàn)，偶偶然符符合應(yīng)應(yīng)與二二個(gè)電電路相相對(duì)延延遲時(shí)時(shí)間無(wú)無(wú)關(guān)。。偶然符符合計(jì)計(jì)數(shù)為為：：隨著E增加，，W(td)曲線線高度度平移移地升升高。。這正正是偶偶然符符合所所造成成的。。WE(td)把把看看成成寬寬度度為為E，高度度為為1的的矩矩形形函函數(shù)數(shù)物理理瞬瞬時(shí)時(shí)符符合合曲曲線線由于于時(shí)時(shí)間間漲漲落落的的影影響響，，一一對(duì)對(duì)真真符符合合信信號(hào)號(hào)到到達(dá)達(dá)符符合合電電路路的的時(shí)時(shí)差差出出現(xiàn)現(xiàn)晃晃動(dòng)動(dòng)，，當(dāng)當(dāng)E選得得較較小小時(shí)時(shí)真真符符合合事事件件可可能能漏漏記記，，造造成成真真符符合合計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)損損失失。。E越小小，，損損失失越越多多。。E取得得較較大大時(shí)時(shí)符符合合曲曲線線出出現(xiàn)現(xiàn)平平頂頂，，其其符符合合事事件件可可被被全全部部記記錄錄下下來(lái)來(lái)。。時(shí)時(shí)差差的的漲漲落落對(duì)對(duì)計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)率率的的影影響響可可以以忽忽略略。。E增大大，，偶偶然然符符合合計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)也也正正比比地地增增大大，，偶偶然然符符合合與與真真符符合合計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)之之比比隨隨之之增增大大。。從從符符合合曲曲線線中中求求得得偶偶然然符符合合計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)雖雖然然可可以以再再?gòu)膹膶?shí)實(shí)際際曲曲線線中中扣扣除除偶偶然然符符合合計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)而而得得到到真真符符合合計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)，，但但這這樣樣會(huì)會(huì)使使統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)誤誤差差增增大大。。分辨時(shí)間間E的選擇要要綜合加加以考慮慮。從時(shí)間分分辨和減減小偶然然符合角角度來(lái)看看，E取小些為為好；從真符合合計(jì)數(shù)損損失來(lái)看看，E不能取得得太小。。符合系統(tǒng)統(tǒng)所能達(dá)達(dá)到的最最小分辨辨時(shí)間，，根本上上取決于于探測(cè)器器和定時(shí)時(shí)系統(tǒng)的的時(shí)間漲漲落大小小。返回快-慢慢符合合時(shí)間上上相關(guān)關(guān)的事事件本本身還還存在在一些些特點(diǎn)點(diǎn)，，例如如粒子子的能能量有有一定定范圍圍，也也就是是說(shuō)信信號(hào)的的幅度度落在在一定定范圍圍之內(nèi)內(nèi)。在在時(shí)間間符合合作為為基本本條件件之下下用幅幅度選選擇作作為輔輔助措措施來(lái)來(lái)減小小偶然然符合合。事事例的的候選選條件件除了了時(shí)間間甄別別之外外，再再加上上幅度度甄別別。但是，經(jīng)過(guò)過(guò)幅度甄別別之后的信信號(hào)往往時(shí)時(shí)間晃動(dòng)都都很大，因因此在幅度度甄別之后后再進(jìn)行符符合，其分分辨時(shí)間不不能取得很很小，否則則會(huì)降低效效率（真符符合計(jì)數(shù)損損失增加）），但增大大分辨時(shí)間間又會(huì)使偶偶然符合增增加。為了了解決這個(gè)個(gè)矛盾，常常采用快慢慢符合技術(shù)術(shù)?？?慢符合合探測(cè)器信號(hào)號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)檢檢電路后進(jìn)進(jìn)入快符合合電路，因因而時(shí)間晃晃動(dòng)很小，，可選取很很小的分辨辨時(shí)間。同同時(shí)，這一一對(duì)探測(cè)器器信號(hào)又分分別經(jīng)過(guò)單單道分析器器進(jìn)行幅度度選擇。只只有在時(shí)間間和幅度上上都滿足給給定條件時(shí)時(shí)，三重慢慢符合電路路才產(chǎn)生輸輸出。其中中延遲線td是為了補(bǔ)償償單道分析析器產(chǎn)生的的時(shí)延。返回符合電路實(shí)實(shí)例四路輸入信信號(hào)先經(jīng)MC10E1651比較器甄甄別輸出，，然后用MC10EL01D進(jìn)行“與與”或者““或”邏輯輯，再通過(guò)過(guò)單穩(wěn)態(tài)芯芯片MC10198調(diào)節(jié)輸出出脈沖寬度度，最后分分別轉(zhuǎn)換成成快NIM和TTL輸出。。最小時(shí)間間窗可達(dá)到到2ns。。返回§4.時(shí)時(shí)間分析析器時(shí)間分析器器的構(gòu)成時(shí)間－數(shù)字字變換TDC時(shí)間-幅度度變換器（（TAC））基于幅度-時(shí)間修正正的時(shí)間間間隔測(cè)量返回時(shí)間分析器器的構(gòu)成常用的有兩兩類時(shí)間分分析器二個(gè)信號(hào)加加入到時(shí)間間間隔編碼碼電路即TDC，，TDC輸出的數(shù)數(shù)碼正比于于信號(hào)間的的時(shí)間間隔隔，再將其其送入數(shù)據(jù)據(jù)獲取和處處理系統(tǒng)；；二個(gè)信號(hào)輸輸入到時(shí)間間間隔幅度度變換電路路即TAC，TAC的輸輸出幅度正正比于信號(hào)號(hào)間的時(shí)間間間隔，然然后送到ADC，，進(jìn)行幅度度-數(shù)字變變換，再送送入數(shù)據(jù)獲獲取與處理理系統(tǒng)。時(shí)間分析器器的構(gòu)成時(shí)間分析器器用來(lái)測(cè)量量時(shí)間譜，，即計(jì)數(shù)隨隨時(shí)間間隔隔分布曲線線。它的作作用與幅度度分析中多多道脈沖幅幅度分析器器相當(dāng)。關(guān)鍵部分是是TDC和TAC返回時(shí)間間－－數(shù)數(shù)字字變變換換TDC起始始停停止止計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器型型TDC基于于時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)插插技技術(shù)術(shù)（（TimeInterpolating））的的TDC基于于時(shí)時(shí)間間郵郵戳戳（（TimeStamp））技技術(shù)術(shù)的的TDC基于于時(shí)時(shí)間間放放大大技技術(shù)術(shù)的的TDC返回回起始始停停止止計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器型型TDC待測(cè)的的起始始（start）和和停止止（stop））二個(gè)個(gè)信號(hào)號(hào)分別別輸入入到觸觸發(fā)觸觸復(fù)器器（FF））S和和R二二端，，F(xiàn)F輸出出信號(hào)號(hào)T的的寬度度應(yīng)為為二個(gè)個(gè)輸入入信號(hào)號(hào)的時(shí)時(shí)間間間隔,用來(lái)來(lái)控制制時(shí)鐘鐘門And，時(shí)時(shí)鐘振振蕩器器的時(shí)時(shí)鐘脈脈沖加加到時(shí)時(shí)鐘門門輸入入端，，因此此通過(guò)過(guò)時(shí)鐘鐘門的的脈沖沖個(gè)數(shù)數(shù)m將將正比比于信信號(hào)T的寬寬度，，即正正比于于二個(gè)個(gè)輸入入信號(hào)號(hào)的時(shí)時(shí)間間間隔tm=tstop-tstartm=[(tstop-tstart)/T0]取整數(shù)數(shù)T0為時(shí)鐘鐘脈沖沖的周周期。。再將將此系系列脈脈沖輸輸入到到計(jì)數(shù)數(shù)器，，進(jìn)行行串行行-并并行變變換，，經(jīng)過(guò)過(guò)譯碼碼后以以二進(jìn)進(jìn)制數(shù)數(shù)碼并并行輸輸出。。計(jì)數(shù)數(shù)器目目前多多采用用Gray碼計(jì)數(shù)器。。起始停止止計(jì)數(shù)器器型TDC直接計(jì)數(shù)數(shù)器型TDC的的優(yōu)點(diǎn)是是電路簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，大大尺度時(shí)時(shí)間測(cè)量量范圍，，且全數(shù)數(shù)字化，，易于集集成。時(shí)間精度度（一個(gè)個(gè)LSB代表的的時(shí)間間間隔量））受到時(shí)時(shí)鐘頻率率以及它它的穩(wěn)定定性限制制，因因?yàn)楦邥r(shí)時(shí)鐘頻率率（1GHz以以上）在在工藝和和電路結(jié)結(jié)構(gòu)上要要付出很很高代價(jià)價(jià)。這種種TDC的時(shí)間間精度在在ns量量級(jí)。采用自激激時(shí)鐘振振蕩器會(huì)會(huì)造成2T0的誤差，，采用它它激時(shí)鐘鐘振蕩器器誤差可可以減小小到1T0，但是在在一般情情況下，，振蕩器器起振階階段，頻頻率和幅幅度不穩(wěn)穩(wěn)定，也也會(huì)帶來(lái)來(lái)誤差。。返回自然二進(jìn)進(jìn)制碼可可以直接接由數(shù)/模轉(zhuǎn)換換器轉(zhuǎn)換換成模擬擬信號(hào)，，但在某某些情況況，例如如從十進(jìn)進(jìn)制的3轉(zhuǎn)換為為4時(shí)二二進(jìn)制碼碼的每一一位都要要變，能能使數(shù)字字電路產(chǎn)產(chǎn)生很大大的尖峰峰電流脈脈沖。而而格雷碼碼則沒(méi)有有這一缺缺點(diǎn)，它它在相鄰鄰位間轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)，，只有一一位產(chǎn)生生變化。。它大大大地減少少了由一一個(gè)狀態(tài)態(tài)到下一一個(gè)狀態(tài)態(tài)時(shí)邏輯輯的混淆淆。格雷雷碼僅改改變一位位，這樣樣與其它它編碼同同時(shí)改變變兩位或或多位的的情況相相比更為為可靠，，即可減減少出錯(cuò)錯(cuò)的可能能性。返回基于時(shí)間間內(nèi)插技技術(shù)（TimeInterpolating））的TDC要滿足高高時(shí)間精精度和大大尺度測(cè)測(cè)量范圍圍的TDC目目前采用用所謂的的“粗””計(jì)數(shù)（（CoarseCounting）和““細(xì)”時(shí)時(shí)間測(cè)量量（FineMeasurement））相結(jié)合合的方法法。這種方法法中，““粗”計(jì)計(jì)數(shù)一般般由高性性能的直直接計(jì)數(shù)數(shù)器型TDC。。使用的的參考時(shí)時(shí)鐘頻率率一般在在數(shù)百M(fèi)Hz，，達(dá)到幾幾個(gè)ns的時(shí)間間精度；；而“細(xì)細(xì)”時(shí)間間測(cè)量的的實(shí)現(xiàn)則則依靠時(shí)時(shí)間內(nèi)插插技術(shù)（（TimeInterpolation），在在一個(gè)時(shí)時(shí)鐘周期期內(nèi)進(jìn)行行時(shí)間內(nèi)內(nèi)插，達(dá)達(dá)到亞納納秒（100ps~10ps）的時(shí)時(shí)間分辨辨。時(shí)間內(nèi)插插技術(shù)的的基本思思想是采采用適當(dāng)當(dāng)?shù)姆椒ǚ▽ⅰ按执帧庇?jì)數(shù)數(shù)使用的的參考時(shí)時(shí)鐘的周周期細(xì)分分為M個(gè)個(gè)等分，，并利用用其將被被測(cè)時(shí)間間間隔與與“粗””計(jì)數(shù)器器記錄的的時(shí)間(nT0)之差記記錄下來(lái)來(lái)，等效效于將時(shí)時(shí)鐘信號(hào)號(hào)的頻率率提高了了M倍。。一個(gè)直直接的方方法就是是利用若若干個(gè)等等分的時(shí)間延遲遲單元，如M個(gè)個(gè)抽頭“延遲線”來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)間內(nèi)插插?；跁r(shí)間間內(nèi)插技技術(shù)（TimeInterpolating））的TDC受Start和和Stop控制制的250MHz頻率率的時(shí)鐘鐘信號(hào)對(duì)對(duì)n位計(jì)計(jì)數(shù)器計(jì)計(jì)數(shù)，產(chǎn)產(chǎn)生4ns時(shí)間間分辨的的“粗””計(jì)數(shù)。。同時(shí)在在時(shí)鐘通通道中插插入一個(gè)個(gè)8抽頭頭“延遲遲線”，，各抽頭頭組成0.5ns的延延遲單元元，其輸輸出被送送入各符合電路路的相應(yīng)輸輸入端，，Stop信號(hào)號(hào)則作為為一個(gè)公公共信號(hào)號(hào)送入各各符合電電路的另另一輸入入端，與與延遲線線上傳輸輸?shù)男盘?hào)號(hào)做符合，記錄下下當(dāng)Stop信信號(hào)到來(lái)來(lái)時(shí)，時(shí)時(shí)鐘信號(hào)號(hào)在“延延遲線””上傳輸輸?shù)奈恢弥?，即延延遲的時(shí)時(shí)間量。。該信息經(jīng)經(jīng)譯碼電電路給出出時(shí)間數(shù)數(shù)據(jù)的最最低的3位數(shù)據(jù)據(jù)，相當(dāng)當(dāng)于將““粗”時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)數(shù)的時(shí)鐘鐘周期細(xì)細(xì)分了8個(gè)等分分，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了0.5ns的時(shí)間間分辨。。幾種“延延遲線””技術(shù)門電路組組成的延延遲電路路鎖相環(huán)（（PhaseLockedLoop，，簡(jiǎn)稱為為：PLL）技技術(shù)延遲鎖定定環(huán)（DelayLockedLoop，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱為：：DLL）技術(shù)術(shù)無(wú)源RC延遲線線返回門電路組組成的延延遲電路路通常是由由兩個(gè)CMOS反向器器門電路路構(gòu)成一一個(gè)延遲遲單元。。時(shí)間分分辨則由由一個(gè)延延遲單元元的延遲遲時(shí)間所所決定。。這種方方法電路路簡(jiǎn)單，，占用較較少的資資源，易易于與其其它電路路部分集集成為單單片的TDC集集成芯片片。缺點(diǎn)點(diǎn)是門電電路的延延遲時(shí)間間容易受受到供電電電壓波波動(dòng)和溫溫度變化化的影響響而產(chǎn)生生變化，，需要經(jīng)經(jīng)常進(jìn)行行刻度。。返回鎖相環(huán)技術(shù)術(shù)在時(shí)間內(nèi)插插電路應(yīng)用用中，門電電路延遲線線是作為VCO（VoltageControlledOscillator）的一部部分放在環(huán)環(huán)中，構(gòu)成成一個(gè)環(huán)形形振蕩器，，振蕩周期期由門電路路的延遲時(shí)時(shí)間所決定定。當(dāng)供電電電壓變化化或者是溫溫度變化時(shí)時(shí)，利用負(fù)負(fù)反饋機(jī)制制，改變各各門電路單單元的供電電電流，調(diào)調(diào)整和穩(wěn)定定各門電路路單元的延延遲時(shí)間，，穩(wěn)定VCO的輸出出頻率。因因此消除了了由于供電電電壓變化化和溫度變變化帶來(lái)的的延遲時(shí)間間變化。另另外，這種種電路還具具有易于集集成，功耗耗小的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。返回延遲鎖定環(huán)環(huán)技術(shù)DLL技術(shù)術(shù)與PLL技術(shù)很類類似，也是是將門電路路延遲線放放在反饋環(huán)環(huán)中，通過(guò)過(guò)相位檢測(cè)測(cè)，調(diào)整各各門電路單單元的供電電電壓，調(diào)調(diào)整和穩(wěn)定定各門電路路單元的延延遲時(shí)間。。在DLL電路中，，輸入?yún)⒖伎紩r(shí)鐘直接接與其通過(guò)過(guò)門電路延延遲線后的的信號(hào)進(jìn)行行相位檢測(cè)測(cè)。門電路路延遲線并并不形成閉閉環(huán)結(jié)構(gòu)，，所以不不存在VCO電路，，而是形成成一個(gè)所謂謂的VCDL（VoltageControlledDelayLine））電路。返回?zé)o源RC延遲遲線DLL電路的的每個(gè)延遲單單元輸出都同同時(shí)送入各Hit寄存器器的相應(yīng)D輸輸入端，當(dāng)一一個(gè)物理事例例信號(hào)產(chǎn)生時(shí)時(shí)，Hit信信號(hào)經(jīng)一個(gè)RC延遲線，，產(chǎn)生M個(gè)不不同相位延遲遲的信號(hào)將當(dāng)當(dāng)前DLL的的時(shí)鐘沿狀態(tài)態(tài)記錄下來(lái)。。設(shè)RC延遲遲線的單元延延遲時(shí)間等于于tN/M，則所得得到時(shí)間精度度為：Tbin=TRef/N.M，其中，N為DLL的的延遲單元個(gè)個(gè)數(shù)，M為RC延遲線的的延遲單元個(gè)個(gè)數(shù)。返回基于時(shí)間郵戳戳（TimeStamp）技術(shù)的的TDC傳統(tǒng)的TDC測(cè)量時(shí)間間間隔采用所謂謂的“Start-Stop”技術(shù)術(shù)，即用Start信號(hào)號(hào)啟動(dòng)TDC計(jì)數(shù)，用Stop信號(hào)號(hào)停止計(jì)數(shù)。。把Start和Stop都作為一個(gè)個(gè)擊中（HIT），時(shí)間間郵戳（TimeStamp，或或稱為時(shí)間標(biāo)標(biāo)記）技術(shù)是是通過(guò)記錄每每個(gè)HIT發(fā)發(fā)生的時(shí)刻，，再由數(shù)據(jù)處處理電路（如如DSP）計(jì)計(jì)算得到HIT之間間的時(shí)間間隔隔，這已成為為比較通用的的方法。HIT發(fā)生的的時(shí)刻的記錄錄是采用“粗粗”計(jì)數(shù)和““細(xì)”時(shí)間測(cè)測(cè)量相結(jié)合方方法，“細(xì)細(xì)”時(shí)間測(cè)量量采用“延遲遲線”時(shí)間內(nèi)內(nèi)插和符合方方法?；跁r(shí)間郵戳戳（TimeStamp）技術(shù)的的TDC歐洲粒子物理理實(shí)驗(yàn)室推出出的通用性極極強(qiáng)的高集成成度TDC芯芯片HPTDC基于時(shí)間間郵戳技術(shù)的的TDC，時(shí)時(shí)間精度為~25ps。。ACAM公司司的GPX和和GP2是基基于時(shí)間郵戳戳技術(shù)的TDC商業(yè)產(chǎn)品品。時(shí)間精度度也在幾十ps。返回基于時(shí)間放大大技術(shù)的TDCWilkinson型TDC游標(biāo)尺（Vernier）計(jì)時(shí)器返回Wilkinson型TDCWilkinson型TDC是上世世紀(jì)50年代代提出的，其其基本思想是是基于所謂的的時(shí)間放大（（TimeStretch）原理理，人們也常常稱其為雙斜斜率型TDC。這種TDC是是電路中采用用兩個(gè)不同的的恒流源I1和I2。采用大電流流I1對(duì)電容快速充充電，充電時(shí)時(shí)間T1正比于輸入信信號(hào)Start和Stop的時(shí)間差差。而在數(shù)字字化時(shí)，采用用小電流I2放電，同時(shí)用用一個(gè)高速計(jì)計(jì)數(shù)器在充電電時(shí)間T1和放電時(shí)間T2內(nèi)進(jìn)行時(shí)鐘計(jì)計(jì)數(shù)。很顯然然，計(jì)數(shù)器中中的計(jì)數(shù)N正正比于輸入的的Start和Stop信號(hào)的時(shí)間間差。而時(shí)間間放大因子K則由兩個(gè)恒恒流源電流的的比值K=T2/T1=I1/I2確定。。這種種TDC有有較大大的變變換（（死））時(shí)間間，約約等于于（K+1）T1，，不不適合合高計(jì)計(jì)數(shù)率率應(yīng)用用。返回游標(biāo)尺尺（Vernier）計(jì)計(jì)時(shí)器器二個(gè)信信號(hào)分分別加加入到到起始始端和和停止止端，，觸發(fā)發(fā)T1和T2兩兩個(gè)振蕩器器后加加入符符合門門，，用符符合輸輸出作作為二二個(gè)關(guān)關(guān)閉振振蕩器器的關(guān)關(guān)門信信號(hào)用用振蕩蕩器T1輸出出的信信號(hào)作作為地地址寄寄存器器（計(jì)計(jì)數(shù)器器）的的輸入入，，作串串行-并行行變換換后輸輸出數(shù)數(shù)碼。。游標(biāo)尺尺（Vernier）計(jì)計(jì)時(shí)器器兩個(gè)門門控振振蕩器器產(chǎn)生生頻率率略微微不同同的兩兩個(gè)時(shí)時(shí)鐘信信號(hào)，，其頻頻率分分別為為f1=1/T1和f2=1/T2，T1>T2，T=T1-T2=T1/K，CP1為T1輸出，，它的的第一一個(gè)脈脈沖出出現(xiàn)的的時(shí)刻刻為TA1，第i個(gè)脈脈沖出出現(xiàn)的的時(shí)刻刻為TAi;CP2為T2輸出，，它的的第一一個(gè)脈脈沖出出現(xiàn)的的時(shí)刻刻為TB1，第i個(gè)脈脈沖出出現(xiàn)的的時(shí)刻刻為TBi；Tx=TB-TA為待測(cè)測(cè)時(shí)間間間隔隔，，有：：為時(shí)間間脈沖沖寬度度，取取T，當(dāng)TBm-TAm<時(shí)，符合合門就有輸輸出，而關(guān)關(guān)閉二個(gè)振振蕩器。輸輸入到地址址寄存器的的脈沖個(gè)數(shù)數(shù)為m，，這種TDC的時(shí)間道道寬為T，將二個(gè)振蕩蕩器的頻率率差做得很很小，就可可以獲得很很小的時(shí)間間道寬。游標(biāo)尺（Vernier）計(jì)計(jì)時(shí)器二個(gè)輸入信信號(hào)之間時(shí)時(shí)間間隔為為Tx=TB-TA，而時(shí)鐘振振蕩器起振振與停止的的時(shí)間間隔隔為Ty=Tam-T1＝(m-1)T1，是進(jìn)行一一次變換所所需要時(shí)間間，游標(biāo)尺計(jì)時(shí)時(shí)器等效于于一對(duì)時(shí)間間信號(hào)將其其時(shí)間間隔隔放大了K倍之后再再去控制一一個(gè)時(shí)鐘門門。返回時(shí)間幅度變變換器（TAC）TAC基本本原理TAC實(shí)例例返回TAC基本本原理時(shí)間-幅度度變換是把把兩個(gè)信號(hào)號(hào)之間的時(shí)時(shí)間間隔長(zhǎng)長(zhǎng)短轉(zhuǎn)換成成一個(gè)幅度度與其間隔隔成正比的的輸出信號(hào)號(hào)最方便的辦辦法是在此此間隔內(nèi)對(duì)對(duì)電容器進(jìn)進(jìn)行恒流充充電,靜態(tài)態(tài)時(shí)S1和S2閉合，C上上電壓為零零，起始信信號(hào)將S1斷開(kāi)，恒流流源對(duì)C充充電，C上上電壓線性性上升，停停止信號(hào)將將S2斷開(kāi)，C上上的電壓正正比于兩個(gè)個(gè)信號(hào)之間間的時(shí)間間間隔。電容器上保保持住的電電壓為Vc=I·tx/C，tx為二個(gè)輸入入信號(hào)的時(shí)時(shí)間間隔。返回TAC實(shí)例例初始狀態(tài)，，S