3.1.2.1脈沖延時原理

FPGA內(nèi)部的PLL資源具有時鐘信號的相位偏移的功能，假如PLL的輸入為250M的時鐘信號，通過180度的相移后，輸出時鐘信號被反相，相當于將時鐘信號向前或向后移動了2ns，如果脈沖信號的上升沿和PLL的輸入時鐘信號的相對位置不變，則分別利用變換前后的時鐘信號作為采樣時鐘，采樣率即被等效成了500MSPS.同理如果通過步進為72度的相移后，可以達到1.25G的等效采樣率。

其它幾種情況也可以推算出來。實際上，F(xiàn)PGA內(nèi)部的鎖相環(huán)資源很有限，只有兩個PLL，并且PLL控制器內(nèi)部時鐘相位移位是一次設(shè)定成功的，即具有一次性的功能如果要修改，就必須從新編譯、下載，因此不能通過PLL來實現(xiàn)延時的控制。經(jīng)過多次實驗和論證，采用了一種類似游標卡尺的方法實現(xiàn)了步進延時的作用。

游標卡尺是由毫米分度值的主尺和一段能滑動的游標副尺構(gòu)成，它能夠把mm位下一位的估讀數(shù)較準確地讀出來，因而具有非常高的測量準確度，目前其讀數(shù)準確度有0.1mm、0.05mm和0.02mm三種。以0.02mm的測量準確度為例，游標副尺上有50個分格，它和主尺上的49個分格的總長度相等，一般主尺上每一分格的長度為1mm，游標上每一個分格的長度為0.98mm，則有50*0.98=49，主尺上每一分格與游標上每一分格的差值為1/50(mm)。當游標尺的零刻線與主尺上的零刻線對齊時，此時只有游標尺上的第50條刻線與主尺上的第49條對齊，其它均不對齊。主尺和游標尺上對應(yīng)的一等份差值(0.02mm)，是游標卡尺的最小讀數(shù)，即游標卡尺的分度值叫精確度，它體現(xiàn)了測量的準確程度，游標卡尺正是利用主尺和游標尺上每一小格之差，來達到提高精確度的目的，這種方法叫示差法。

游標卡尺上的刻度都是等間隔的刻度，與數(shù)字信號里面的時鐘信號非常相似，可以把兩個周期時鐘信號當作游標卡尺的刻度來使用。由于在時域反射測量模式下，最大等效采樣為5GSPS，即最小步進為0.2ns，因此將0.2ns定義為這兩個時鐘信號的周期差。如果以250M的時鐘信號作為主尺刻度，則游標時鐘信號的周期為4ns﹣0.2ns=3.8ns，對應(yīng)大約263M的時鐘信號。這樣每隔20個4ns的周期就會對應(yīng)大約21個3.8ns的周期信號。由于263M的時鐘信號必須通過PLL來實現(xiàn)，而PLL又要實現(xiàn)250M的信號，且263M的時鐘信號通過單個PLL的內(nèi)部鎖相功能基本無法實現(xiàn)，且在FPGA內(nèi)部運行250M以上的信號，計數(shù)上容易產(chǎn)生錯誤。

經(jīng)過多次實驗，將50M的時鐘信號作為主尺，則游標的周期為19.8ns，對應(yīng)了約為50.5M的時鐘信號，用這兩個時鐘信號做比較非常合適。因為50M的時鐘信號和250M的時鐘信號成倍數(shù)關(guān)系，所以50M的時鐘信號的前沿相對于25OM的時鐘信號基本上是不變的。如果做與50M的時鐘信號的相對延時，實際上也就是與250M時鐘信號的相對延時。

3.1.2.2脈沖延時實現(xiàn)

為了實現(xiàn)最小0.2ns的時間延時，理論上應(yīng)該將采樣點相后移動0.2ns的間隔，前面已經(jīng)討論過該方法基本行不通。我們知道，移位是相對的，即被采樣信號位置不變，而將采樣時鐘向后移動，與將被采樣信號向前移動，而采樣時鐘保持不變，這兩種方法在結(jié)果上都是一樣的。50M的時鐘信號和50.5M的時鐘信號。兩者周期相差0.2ns左右，由于50M的周期為20ns，即有20ns*99=19.8ns*100，表示這兩個時鐘信號每隔1.980us上升沿對齊一次，對齊之后，每經(jīng)過一個小的時鐘以后，50.5M的時鐘信號上升沿比對應(yīng)的50M的時鐘信號上升沿向前移動0.2ns，依此類推，經(jīng)過N個時鐘以后，50.5M的時鐘信號上升沿比對應(yīng)50M的時鐘信號上升沿向前移動0.2ns*N的距離。如圖4一4所示。

從圖4.4可以看出，如果將50M的時鐘信號作為采樣時鐘，將50.5M的時鐘信號作為被采樣信號，由于被采樣信號的重復性，將依次采集到的點數(shù)做順序拼合，則相當于對被采樣信號進行間隔為0.2ns的采樣。