Baustein zur Zeitmessung Laufzeitmessung mit 50 ps Auflösung

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Der TDC-GP2 von acam misst die Zeit mithilfe eines Time-to-Digital-Konverters. Speziell für Systeme auf dem Prinzip der Laufzeitmessung sind für den IC geeignet. Er benötigt nur wenige Mikro-Ampere und kann für batteriebetriebene Geräte verwendet werden.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Mit dem TDC-GP2 stellt acam-messelectronic einen Baustein vor, der die Zeitmessung mithilfe von TDCs (Time-to-Digital-Converter) um wichtige Zusatzfunktionen erweitert. Er ist speziell für Systeme auf dem Prinzip der Laufzeitmessung, wie Ultraschall-Durchflussmessung, Laserentfernungsmessung, Temperaturmessung und für Wärmemengenzähler entwickelt worden. Der Baustein benötigt je nach Anwendung nur wenige µA und ist für batteriebetriebene Geräte geeignet.

Die Zeitmessung ist nach Herstellerangaben mit einer Auflösung von 65 ps (50 ps rms) angegeben. Auf zwei Kanälen kann an bis zu 4 Ports die Temperatur mit einer Auflösung von 17 Bit gemessen werden. Für Time-of-Flight-Applikationen erzeugt der integrierte Fire-Pulse-Generator Pulsfolgen, die sich in Frequenz, Phasenlage und Anzahl der Pulse einstellen lassen. Zum mehrfachen Senden eines Pulspakets (quasi Sing-around) kann das digitalisierte Empfangssignal unmittelbar über einen Eingang auf die Ausgangstreiber des ICs gegeben werden.

Drei exakte Zeitfenster

Zusätzlich lassen sich per Register bis zu drei exakte Zeitfenster (< 10 ns Genauigkeit) relativ zum Start der Messung definieren. Dadurch kann der TDC zur gewünschten Zeit aktiviert und Störungen sicher unterdrückt werden. Speziell im Messbereich 2 lässt sich somit über den gesamten Messbereich für jeden der möglichen Hits ein eigenes Zeitfenster definieren.

Der Chip unterstützt Messraten bis 1 MHz und besitzt zwei unterschiedliche Betriebsmodi. Im Messbereich 1 werden über einen Zeitraum von 0 bis 1,8 µs auf zwei Kanälen bis zu 4 Hits pro Kanal erfasst. Alternativ lassen sich im Messbereich 2 auf einem Kanal 3 Hits über einen Messbereich von 500ns bis 4 ms erfassen. An die SPI-Schnittstelle lassen sich alle gängigen Mikrocontroller anschließen.

Der Baustein wird an einer Versorgungsspannung von 1,8 bis 5,5 V betrieben und in einem QFN32 Gehäuse geliefert. Der Chip arbeitet in einem Temperaturbereich von –40 bis 125 °C.

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