本发明涉及集成电路，尤其涉及一种大动态范围的时间数字转换集成电路、方法及设备。
背景技术：
1、时间数字转换技术在正电子发射断层扫描(positron emission tomography，pet)、荧光成像显微镜(fluorescence micriscope，flim)、漫射光学层析成像(diffuseoptical tomography，dot)和激光雷达等多个领域均有广泛的应用前景。
2、现有技术中，时间数字转换通常依赖时钟电路进行，例如，计算发射脉冲和接收脉冲之间的时钟脉冲数量，再与时钟脉冲周期相乘以得到计时结果；另一些技术方案中，采用时间-幅度转换器(time-to-amplitude converter，tac)进行高精度计时，例如，通过高性能的恒流源和运算放大器，产生一个和时间线性相关的高线性度的输出电压斜坡来测量发射激光和接收回波信号直接的时间间隔；
3、然而，基于时钟电路的计时结果只能是脉冲周期的整数倍，计时分辨率较低；基于tac的时间数字转换技术受到电路噪声和输出电压摆幅影响较大，在大量程场景下难以保证分辨率精度，动态范围小。
技术实现思路
1、本发明提供一种大动态范围的时间数字转换集成电路、方法及设备，用以解决现有技术中时间数字转换技术的动态范围小，分辨率不高的缺陷，实现大量程高分辨率大动态范围的时间数字转换输出。
2、本发明提供一种大动态范围的时间数字转换集成电路，包括控制逻辑电路、第一测量电路、第二测量电路、计数器和读出电路，其中：
3、所述控制逻辑电路用于接收启动脉冲、停止脉冲和时钟脉冲，并根据启动脉冲生成启动上升同步脉冲，根据停止脉冲生成停止上升同步脉冲；
4、所述第一测量电路与控制逻辑电路电连接，用于检测第一时间间隔，所述第一时间间隔为启动脉冲上升沿与启动上升同步脉冲的上升沿的时间间隔；
5、所述第二测量电路与控制逻辑电路电连接，用于检测第二时间间隔，所述第二时间间隔为停止脉冲上升沿与下一个停止上升同步脉冲的上升沿的时间间隔；
6、所述计数器用于对时钟脉冲进行计数；
7、所述读出电路用于根据第一时间间隔、第二时间间隔和计数器的计数，输出启动脉冲与停止脉冲的时间间隔。
8、根据本发明提供的大动态范围的时间数字转换集成电路，所述时间数字转换集成电路还包括带隙基准源模块，所述第一测量电路包括第一积分器与第一输出级缓冲器；所述第二测量电路包括第二积分器与第二输出级缓冲器；所述第一积分器和所述第二积分器根据带隙基准源模块进行电流积分。
9、根据本发明提供的大动态范围的时间数字转换集成电路，带隙基准源模块包括运算放大器、多路选择器和多个电阻，所述多路选择器用于根据fpga编码对积分电流进行调整。
10、根据本发明提供的大动态范围的时间数字转换集成电路，所述控制逻辑电路包括多路选择器和多个延时器；所述多路选择器用于根据fpga编码对启动上升同步脉冲与停止上升同步脉冲的生成进行调整。
11、根据本发明提供的大动态范围的时间数字转换集成电路，还包括第三测量电路；
12、所述控制逻辑电路还用于根据停止脉冲生成停止下降同步脉冲；
13、所述第三测量电路与控制逻辑电路电连接，用于检测第三时间间隔，所述第三时间间隔为停止脉冲下降沿与停止下降同步脉冲的上升沿的时间间隔。
14、本发明还提供一种大动态范围的时间数字转换方法，包括以下步骤：
15、控制逻辑电路接收启动脉冲上升沿，控制第一测量电路开始测量，并在第一测量电路开始测量后的首个时钟脉冲上升沿的预设延时后生成启动上升同步脉冲；
16、控制逻辑电路接收启动上升同步脉冲的上升沿，控制所述第一测量电路停止测量；
17、控制逻辑电路接收停止脉冲上升沿，控制第二测量电路开始测量，并在第二测量电路开始测量后的首个时钟脉冲上升沿的预设延时后生成停止上升同步脉冲；
18、控制逻辑电路接收停止上升同步脉冲的上升沿，控制所述第二测量电路停止测量；
19、读出电路根据第一测量电路获取第一时间间隔，根据第二测量电路获取第二时间间隔，根据计数器获取计数；
20、读出电路根据第一时间间隔、第二时间间隔和计数器的计数，输出启动脉冲与停止脉冲的时间间隔。
21、根据本发明提供的大动态范围的时间数字转换方法，所述第一测量电路包括第一积分器与第一输出级缓冲器；所述第二测量电路包括第二积分器与第二输出级缓冲器，所述启动脉冲与停止脉冲的时间间隔的表达式为：
22、
23、其中，n1为计数器在启动脉冲上升沿与停止脉冲上升沿之间的计数，tclk为时钟脉冲的周期，v1为第一积分器的读出电压，v2为第二积分器的读出电压，c为转换电容，i为积分电流。
24、根据本发明提供的大动态范围的时间数字转换方法，还包括以下步骤：
25、控制逻辑电路接收启动脉冲下降沿，控制第三测量电路开始测量，并在第三测量电路开始测量后的首个时钟脉冲上升沿的预设延时后生成停止下降同步脉冲；
26、控制逻辑电路接收停止下降同步脉冲的上升沿，控制所述第三测量电路停止测量；
27、读出电路根据第二时间间隔、第三时间间隔和计数器的计数，输出回波脉冲的宽度。
28、根据本发明提供的大动态范围的时间数字转换方法，所述第二测量电路包括第二积分器与第二输出级缓冲器；所述第三测量电路包括第三积分器与第三输出级缓冲器，所述回波脉冲的宽度的表达式为：
29、
30、其中，n为计数器的计数，tclk为时钟脉冲的周期，v2为第二积分器的读出电压，v3为第三积分器的读出电压，c为转换电容，i为积分电流。
31、本发明还提供一种电子设备，包括上述大动态范围的时间数字转换集成电路。
32、本发明提供的一种大动态范围的时间数字转换集成电路、方法及设备，使用第一测量电路测量第一时间间隔为启动脉冲上升沿与启动上升同步脉冲的上升沿的时间间隔，使用第二测量电路测量停止脉冲上升沿与停止上升同步脉冲的上升沿的时间间隔，并根据第一时间间隔、第二时间间隔和计数器的计数，输出启动脉冲与停止脉冲的时间间隔，从而实现启动脉冲和停止脉冲边沿时刻的高精度测量，增大了时间测量的动态范围。
1.一种大动态范围的时间数字转换集成电路，其特征在于，包括控制逻辑电路、第一测量电路、第二测量电路、计数器和读出电路，其中：
2.根据权利要求1所述的大动态范围的时间数字转换集成电路，其特征在于，所述时间数字转换集成电路还包括带隙基准源模块，所述第一测量电路包括第一积分器与第一输出级缓冲器；所述第二测量电路包括第二积分器与第二输出级缓冲器；所述第一积分器和所述第二积分器根据带隙基准源模块进行电流积分。
3.根据权利要求2所述的大动态范围的时间数字转换集成电路，其特征在于，带隙基准源模块包括运算放大器、多路选择器和多个电阻，所述多路选择器用于根据fpga编码对积分电流进行调整。
4.根据权利要求1所述的大动态范围的时间数字转换集成电路，其特征在于，所述控制逻辑电路包括多路选择器和多个延时器；所述多路选择器用于根据fpga编码对启动上升同步脉冲与停止上升同步脉冲的生成进行调整。
5.根据权利要求1-4任一项所述的大动态范围的时间数字转换集成电路，其特征在于，还包括第三测量电路；
6.一种大动态范围的时间数字转换方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的大动态范围的时间数字转换方法，其特征在于，所述第一测量电路包括第一积分器与第一输出级缓冲器；所述第二测量电路包括第二积分器与第二输出级缓冲器，所述启动脉冲与停止脉冲的时间间隔的表达式为：
8.根据权利要求6所述的大动态范围的时间数字转换方法，其特征在于，还包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的大动态范围的时间数字转换方法，其特征在于，所述第二测量电路包括第二积分器与第二输出级缓冲器；所述第三测量电路包括第三积分器与第三输出级缓冲器，所述回波脉冲的宽度的表达式为：
10.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1-5任一项所述大动态范围的时间数字转换集成电路。
