为解决传统的模拟时间内插法测量回波飞行时间时存在温度非线性及长死区时间的问题，提出了一种基于时间放大技术的时间电压转换器。讨论了电压转换器电路的设计和电容参数不同配置对转换器性能的影响。选用分立元件设计了一款时间电压转换器原型电路，搭建了电压转换器性能测试平台，并进行了性能测试实验。结果表明：提出的新型时间电压转换器能从原理上减小测试死区时间，消除时钟抖动、PVT(Process, Voltage and Temperature)参数变化对电路性能的影响。在有效输入范围内，微分非线性误差小于 0.45 LSB，积分非线性误差小于 0.6 LSB，满足高精度和实时测量回波飞行时间的需要。