【正文】 基于時間放大技術(shù)的 TDC? Wilkinson型 TDC? 游標(biāo)尺（ Vernier）計時器返回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是電路中采用兩個不同的恒流源 I1和 I2。采用大電流 I1對電容快速充電，充電時間 T1正比于輸入信號 Start和 Stop的時間差。而在數(shù)字化時，采用小電流 I2放電，同時用一個高速計數(shù)器在充電時間 T1和放電時間 T2內(nèi)進行時鐘計數(shù)。很顯然，計數(shù)器中的計數(shù) N正比于輸入的 Start和 Stop信號的時間差。而時間放大因子 K則由兩個恒流源電流的比值 K=T2/T1=I1/I2確定。這種 TDC有較大的變換（死）時間，約等于（ K+1） T1 ，不適合高計數(shù)率應(yīng)用。 返回游標(biāo)尺（ Vernier）計時器 二個信號分別加入到起始端和停止端，觸發(fā)T1和 T2兩個 振蕩器后加入符合門 ，用符合輸出作為二個關(guān)閉振蕩器的關(guān)門信號用振蕩器 T1輸出的信號作為地址寄存器（計數(shù)器）的輸入 ，作串行 并行變換后輸出數(shù)碼。游標(biāo)尺（ Vernier）計時器? 兩個門控振蕩器產(chǎn)生頻率略微不同的兩個時鐘信號，其頻率分別為f1=1/T1和 f2=1/T2， T1T2， ?T=T1T2=T1/K ， CP1為 T1輸出，它的第一個脈沖出現(xiàn)的時刻為 TA1，第 i個脈沖出現(xiàn)的時刻為 TAi。 CP2為 T2輸出，它的第一個脈沖出現(xiàn)的時刻為 TB1，第 i個脈沖出現(xiàn)的時刻為 TBi ；Tx=TBTA為待測時間間隔 ，有：?為時間脈沖寬度，取 ?? ?T，當(dāng) TBmTAm?時，符合門就有輸出，而關(guān)閉二個振蕩器。輸入到地址寄存器的脈沖個數(shù)為 m，這種 TDC的時間道寬為 ?T， 將二個振蕩器的頻率差做得很小，就可以獲得很小的時間道寬。 游標(biāo)尺（ Vernier）計時器? 二個輸入信號之間時間間隔為 Tx=TBTA，而時鐘振蕩器起振與停止的時間間隔為Ty=TamT1＝ (m1)T1，是進行一次變換所需要時間 ，? 游標(biāo)尺計時器等效于一對時間信號將其時間間隔放大了 K倍之后再去控制一個時鐘門。 返回時間幅度變換器（ TAC）? TAC基本原理? TAC實例返回TAC基本原理 時間 幅度變換是把兩個信號之間的時間間隔長短轉(zhuǎn)換成一個幅度與其間隔成正比的輸出信號 最方便的辦法是在此間隔內(nèi)對電容器進行恒流充電 ,靜態(tài)時 S1 和 S 2閉合， C上電壓為零，起始信號將 S1斷開，恒流源對 C充電， C上電壓線性上升，停止信號將 S 2斷開， C上的電壓正比于兩個信號之間的時間間隔。 電容器上保持住的電壓為Vc=Itx/C， tx為二個輸入信號的時間間隔 。 返回TAC實例? 初始狀態(tài)， S S2和 S4斷開， S3導(dǎo)通；? Start信號輸入，1. S1 and S4導(dǎo)通， S3斷開，恒流源I1對 C1充電，在 A1的輸出產(chǎn)生線性上升電壓；2. 當(dāng)達到閾值 Vref時， COM1將對FF2置位， S2導(dǎo)通，兩倍于 I1電流的恒流源 I2流過開關(guān)，流過 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， C1再次被 I1充電；4. 重復(fù)上面過程，從而 A1的輸出幅度為零到 Vref之間變化的三角波形。? Stop信號到達， S1 and S4斷開，S3 導(dǎo)通，恢復(fù)到初態(tài)。– S C2和 A2構(gòu)成一個峰保持電路，在 stop信號到達時刻的幅度 Vt保持，進行 AD變換。– CTR1和 CTR2兩個計數(shù)器分別記錄 FF2的 Q和 /Q計數(shù)。時序圖三角波周期為Vt值為NA/D為 VT經(jīng)過 AD變換的數(shù)碼；Nsum 為 CTR1和 CTR2的計數(shù) N1和 N2之和；時間間隔 T（ Start 與 Stop之間）為時間分辨為其中 K為 ADC的位數(shù)。這種 TDC的分辨可以達到幾十 psTAC實例? 電路實現(xiàn)–A1和 A2放大器采用高速運放 AD825；– 觸發(fā)觸復(fù)電路 FF和計數(shù)器采用 MAX9698–S210DE用作模擬開關(guān)–MAX6250用作建立電流源和 Vref返回基于幅度 時間修正的時間間隔測量? 在當(dāng)代大型物理實驗中，由于通道數(shù)很多，恒比定時的電路相對比較復(fù)雜，造價高，用于時間測量，通常采用簡單的前沿定時方法，并且利用同一信號的幅度（電荷）測量對幅度 時間游動帶來的定時誤差進行修正（一般是離線修正），這已成為一種基本的方法。 基于幅度 時間修正的時間間隔測量的原理圖前端電路的具體實現(xiàn)返回167。5. 脈沖形狀甄別（ PSD） ? 脈沖形狀甄別經(jīng)常用來鑒別粒子的類型。不同類型的粒子在某些探測器中產(chǎn)生的電流脈沖形狀有明顯差別，藉此可用來甄別粒子的種類。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。也可用來剔除某一類粒子的本底。? 從電路原理角度來區(qū)分，脈沖形狀甄別有電荷比較法與時間比較法二種 時間比較法波形甄別的原理? 探測器輸出的電流脈沖被積分后形成電壓脈沖，它的上升時間僅決定于電流脈沖的形狀與寬度； 將它成形為雙極性，使過零點時間與幅度無關(guān)，僅決定于信號的上升時間，也就是決定于探測器的電流脈沖的形狀與寬度。利用這一個特點就可用來作波形甄別，用于粒子類型的鑒別。 波形甄別電路? 前沿時檢電路的閾值調(diào)節(jié)很低，它的輸出信號 vl在輸入信號起始時刻 t0出現(xiàn)；過零時檢電路的輸出信號 vz在信號過零時刻 tz產(chǎn)生，而 tz與探測器輸出的電流脈沖形狀和寬度有關(guān)。調(diào)節(jié)延遲時間 td?(tzt0)使輸入到符合電路的信號重疊符合電路產(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。這類輸入信號就被剔除了（圖中 vi2情況）。 波形甄別電路改進? 用 TAC來替代符合電路，使不同波形的輸入信號產(chǎn)生不同幅度的信號輸出，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。? 二個時檢電路可用二個不同比值的恒比定時電路替代，同樣可以得到波形甄別的結(jié)果。 返回演講完畢，謝謝觀看！