時域反射儀的硬件設(shè)計與實現(xiàn)----關(guān)鍵電路設(shè)計(一)

為了完成順序延時的目的，必須確定50M和50.5M的時鐘信號在什么時候才能同相對齊，通過圖今4可以看到，當兩時鐘信號對齊以后，根據(jù)兩者的周期差的原理，50M的時鐘信號的1號位置的上升沿必定對應了50.5M時鐘信號的高電平，而在同相對齊之前的一個時鐘，即50M時鐘信號的98號位置的上升沿必定對應50.5M時鐘信號的低電平。根據(jù)這一推理，可以利用D觸發(fā)器的原理，將50M時鐘信號作為觸發(fā)時鐘信號，將50.5M時鐘信號作為被觸發(fā)信號，則當兩時鐘信號剛好達到同相對齊時，D觸發(fā)器的輸出端從低電平變成高電平;當兩時鐘信號剛好達到反相對齊時，D觸發(fā)器的輸出端則從高電平變成低電平。D觸發(fā)器輸出呈周期變化，周期T=20ns*99=1.980us，約為50OKHz的周期信號。該設(shè)計方法形同一個振蕩電路，兩時鐘信號是振蕩源。OSC_OUT作為振蕩輸出信號，上升沿表示同相對齊，下降沿表示反相對齊。設(shè)計結(jié)構(gòu)和時序仿真結(jié)果如圖4-5和4-6所示。

從圖4一6可以看到，振蕩輸出信號的周期為1.9781us，與前面計算結(jié)果基本保持一致

確定兩個時鐘信號的同相對齊點后，即可以實現(xiàn)步進延時的目的。由圖4-4己知，要實現(xiàn)0.2ns的延時，就可以在對齊之后，通過對50.5M時鐘信號進行計數(shù)，計數(shù)值為N，即被延時了0.2*N的時間間隔。為此可將圖4-5中的D觸發(fā)器的輸出端作為計數(shù)器的使能控制信號，當D觸發(fā)器的輸出端由低電平向高電平變化時，計數(shù)器開始對50.5M的時鐘信號計數(shù)，計數(shù)輸出結(jié)果與預設(shè)次數(shù)做比較，當相等時，則表示達到預設(shè)的延時效果，此時比較器的輸出狀態(tài)即可被認為是輸出脈沖信號的上升沿。脈沖延時控制電路如圖4一7所示。

在圖4-7中，比較器的輸出端POSEDGE對應了圖4-1脈沖產(chǎn)生電路中的D觸發(fā)器的輸入信號，從D觸發(fā)器輸出端即可產(chǎn)生時域反射測量所需的脈沖信號。圖4-8、4-9給出了脈沖延時控制電路產(chǎn)生的0.2ns和2ns延時情況下的仿真時序圖。