【正文】 基于時(shí)間放大技術(shù)的 TDC? Wilkinson型 TDC? 游標(biāo)尺（ Vernier）計(jì)時(shí)器返回Wilkinson型 TDC? Wilkinson型 TDC是上世紀(jì) 50年代提出的，其基本思想是基于所謂的時(shí)間放大（ Time Stretch）原理，人們也常稱其為雙斜率型 TDC。? 這種 TDC是電路中采用兩個(gè)不同的恒流源 I1和 I2。采用大電流 I1對(duì)電容快速充電，充電時(shí)間 T1正比于輸入信號(hào) Start和 Stop的時(shí)間差。而在數(shù)字化時(shí)，采用小電流 I2放電，同時(shí)用一個(gè)高速計(jì)數(shù)器在充電時(shí)間 T1和放電時(shí)間 T2內(nèi)進(jìn)行時(shí)鐘計(jì)數(shù)。很顯然，計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù) N正比于輸入的 Start和 Stop信號(hào)的時(shí)間差。而時(shí)間放大因子 K則由兩個(gè)恒流源電流的比值 K=T2/T1=I1/I2確定。這種 TDC有較大的變換（死）時(shí)間，約等于（ K+1） T1 ，不適合高計(jì)數(shù)率應(yīng)用。 返回游標(biāo)尺（ Vernier）計(jì)時(shí)器 二個(gè)信號(hào)分別加入到起始端和停止端，觸發(fā)T1和 T2兩個(gè) 振蕩器后加入符合門 ，用符合輸出作為二個(gè)關(guān)閉振蕩器的關(guān)門信號(hào)用振蕩器 T1輸出的信號(hào)作為地址寄存器（計(jì)數(shù)器）的輸入 ，作串行 并行變換后輸出數(shù)碼。游標(biāo)尺（ Vernier）計(jì)時(shí)器? 兩個(gè)門控振蕩器產(chǎn)生頻率略微不同的兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，其頻率分別為f1=1/T1和 f2=1/T2， T1T2， ?T=T1T2=T1/K ， CP1為 T1輸出，它的第一個(gè)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻為 TA1，第 i個(gè)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻為 TAi。 CP2為 T2輸出，它的第一個(gè)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻為 TB1，第 i個(gè)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻為 TBi ；Tx=TBTA為待測(cè)時(shí)間間隔 ，有：?為時(shí)間脈沖寬度，取 ?? ?T，當(dāng) TBmTAm?時(shí)，符合門就有輸出，而關(guān)閉二個(gè)振蕩器。輸入到地址寄存器的脈沖個(gè)數(shù)為 m，這種 TDC的時(shí)間道寬為 ?T， 將二個(gè)振蕩器的頻率差做得很小，就可以獲得很小的時(shí)間道寬。 游標(biāo)尺（ Vernier）計(jì)時(shí)器? 二個(gè)輸入信號(hào)之間時(shí)間間隔為 Tx=TBTA，而時(shí)鐘振蕩器起振與停止的時(shí)間間隔為Ty=TamT1＝ (m1)T1，是進(jìn)行一次變換所需要時(shí)間 ，? 游標(biāo)尺計(jì)時(shí)器等效于一對(duì)時(shí)間信號(hào)將其時(shí)間間隔放大了 K倍之后再去控制一個(gè)時(shí)鐘門。 返回時(shí)間幅度變換器（ TAC）? TAC基本原理? TAC實(shí)例返回TAC基本原理 時(shí)間 幅度變換是把兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間間隔長(zhǎng)短轉(zhuǎn)換成一個(gè)幅度與其間隔成正比的輸出信號(hào) 最方便的辦法是在此間隔內(nèi)對(duì)電容器進(jìn)行恒流充電 ,靜態(tài)時(shí) S1 和 S 2閉合， C上電壓為零，起始信號(hào)將 S1斷開(kāi)，恒流源對(duì) C充電， C上電壓線性上升，停止信號(hào)將 S 2斷開(kāi)， C上的電壓正比于兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間間隔。 電容器上保持住的電壓為Vc=Itx/C， tx為二個(gè)輸入信號(hào)的時(shí)間間隔 。 返回TAC實(shí)例? 初始狀態(tài)， S S2和 S4斷開(kāi)， S3導(dǎo)通；? Start信號(hào)輸入，1. S1 and S4導(dǎo)通， S3斷開(kāi)，恒流源I1對(duì) C1充電，在 A1的輸出產(chǎn)生線性上升電壓；2. 當(dāng)達(dá)到閾值 Vref時(shí)， COM1將對(duì)FF2置位， S2導(dǎo)通，兩倍于 I1電流的恒流源 I2流過(guò)開(kāi)關(guān)，流過(guò) C1為方向相反 I1， C1恒流放電，使 A1的輸出電壓線性下降；3. 直到 A1的輸出為零， COM2復(fù)位， S2斷開(kāi)， C1再次被 I1充電；4. 重復(fù)上面過(guò)程，從而 A1的輸出幅度為零到 Vref之間變化的三角波形。? Stop信號(hào)到達(dá)， S1 and S4斷開(kāi)，S3 導(dǎo)通，恢復(fù)到初態(tài)。– S C2和 A2構(gòu)成一個(gè)峰保持電路，在 stop信號(hào)到達(dá)時(shí)刻的幅度 Vt保持，進(jìn)行 AD變換。– CTR1和 CTR2兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別記錄 FF2的 Q和 /Q計(jì)數(shù)。時(shí)序圖三角波周期為Vt值為NA/D為 VT經(jīng)過(guò) AD變換的數(shù)碼；Nsum 為 CTR1和 CTR2的計(jì)數(shù) N1和 N2之和；時(shí)間間隔 T（ Start 與 Stop之間）為時(shí)間分辨為其中 K為 ADC的位數(shù)。這種 TDC的分辨可以達(dá)到幾十 psTAC實(shí)例? 電路實(shí)現(xiàn)–A1和 A2放大器采用高速運(yùn)放 AD825；– 觸發(fā)觸復(fù)電路 FF和計(jì)數(shù)器采用 MAX9698–S210DE用作模擬開(kāi)關(guān)–MAX6250用作建立電流源和 Vref返回基于幅度 時(shí)間修正的時(shí)間間隔測(cè)量? 在當(dāng)代大型物理實(shí)驗(yàn)中，由于通道數(shù)很多，恒比定時(shí)的電路相對(duì)比較復(fù)雜，造價(jià)高，用于時(shí)間測(cè)量，通常采用簡(jiǎn)單的前沿定時(shí)方法，并且利用同一信號(hào)的幅度（電荷）測(cè)量對(duì)幅度 時(shí)間游動(dòng)帶來(lái)的定時(shí)誤差進(jìn)行修正（一般是離線修正），這已成為一種基本的方法。 基于幅度 時(shí)間修正的時(shí)間間隔測(cè)量的原理圖前端電路的具體實(shí)現(xiàn)返回167。5. 脈沖形狀甄別（ PSD） ? 脈沖形狀甄別經(jīng)常用來(lái)鑒別粒子的類型。不同類型的粒子在某些探測(cè)器中產(chǎn)生的電流脈沖形狀有明顯差別，藉此可用來(lái)甄別粒子的種類。粒子類型的鑒別可以將各種粒子混在一起的能譜分別予以記錄，避免相互疊迭。也可用來(lái)剔除某一類粒子的本底。? 從電路原理角度來(lái)區(qū)分，脈沖形狀甄別有電荷比較法與時(shí)間比較法二種 時(shí)間比較法波形甄別的原理? 探測(cè)器輸出的電流脈沖被積分后形成電壓脈沖，它的上升時(shí)間僅決定于電流脈沖的形狀與寬度； 將它成形為雙極性，使過(guò)零點(diǎn)時(shí)間與幅度無(wú)關(guān)，僅決定于信號(hào)的上升時(shí)間，也就是決定于探測(cè)器的電流脈沖的形狀與寬度。利用這一個(gè)特點(diǎn)就可用來(lái)作波形甄別，用于粒子類型的鑒別。 波形甄別電路? 前沿時(shí)檢電路的閾值調(diào)節(jié)很低，它的輸出信號(hào) vl在輸入信號(hào)起始時(shí)刻 t0出現(xiàn)；過(guò)零時(shí)檢電路的輸出信號(hào) vz在信號(hào)過(guò)零時(shí)刻 tz產(chǎn)生，而 tz與探測(cè)器輸出的電流脈沖形狀和寬度有關(guān)。調(diào)節(jié)延遲時(shí)間 td?(tzt0)使輸入到符合電路的信號(hào)重疊符合電路產(chǎn)生輸出（圖 b中 vi1的情況） 。若 (tzt0)不等于td的情況，符合電路不產(chǎn)生輸出。這類輸入信號(hào)就被剔除了（圖中 vi2情況）。 波形甄別電路改進(jìn)? 用 TAC來(lái)替代符合電路，使不同波形的輸入信號(hào)產(chǎn)生不同幅度的信號(hào)輸出，再用幅度選擇器作幅度選擇，用此方法作波形甄別更為方便。? 二個(gè)時(shí)檢電路可用二個(gè)不同比值的恒比定時(shí)電路替代，同樣可以得到波形甄別的結(jié)果。 返回演講完畢，謝謝觀看！