TDC-GP2用户手册.pdf

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.71M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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TDC-GP2 1.1 系统概述 TDC-GP2 U n i v e r s a l 2 C h a n n e l T i m e - t o - D i g i t a l C o n v e r t e r 用户手册用户手册用户手册用户手册 2007 年年年年 1 月月月月 11 日日日日 a c a m - s o l u t i o n s i n t i m e P r e c i s i o n T i m e I n t e r v a l M e a s u r e m e n t acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de 1

1 介绍介绍介绍介绍 1.1 系统概述系统概述系统概述系统概述 TDC－GP2 是 ACAM 公司通用 TDC 系列的新一代产品。它具有更高的精度和更小的封装，尤其适合于低成本的工业应用领域。GP2 具有高速脉冲发生器，停止信号使能，温度测量和时钟控制等功能，这些特殊功能模块使得它尤其适合于超声波流量测量和热量测量方面的应用。 TDC-GP2 1.1 系统概述 QFN5-32 温度测量单元温度测量单元温度测量单元温度测量单元器 • 两个或者四个传感器 • 可选择 PT500/PT1000 或者更高的温度传感 • 有效分辨率可达 16 位（每个铂金温度传感器的分辨率可达 0.004℃） • 超低的电流消耗（每 30 秒测量一次时，电流只有 0.08µA）综述综述综述综述 I/O 电压：1.8v——5.5v • QFN 32 脚封装 • • Core 电压：1.8v——3.6v • 最大 1MHZ 的连续数据输出率 • 温度范围-40℃——125℃ • 四线 SPI 接口 • 脉冲发生器 • 时钟校准单元 • 精确停止脉冲使能窗口 • 上升沿/下降沿单独触发或者上升沿和下降沿同时触发测量范围 1 测量范围测量范围测量范围 • 双通道，典型分辨率可达 50ps rms • 测量范围 0——1.8us • 间隔脉冲对分辨能力为 15ns，每个通道可进行 4 次采样 • 可测量 4 次采样中任意 2 个采样之间的时间间隔 • 输入信号可以选择上升沿/下降沿单独触发，或者上升沿和下降沿同时触发 • 停止信号使能窗口可提供准确的 stop 使能 • 单通道，典型分辨率可达 50ps rms • 测量范围 500ns——4ms • 间隔脉冲对分辨能力为两个校准时钟周期，可进行 3 次采样 • 输入信号可以选择上升沿/下降沿单独触发，或者上升沿和下降沿同时触发 3 次采样中分别由三个去噪声窗口过滤测量范围 2 测量范围测量范围测量范围 • Fire_In TDC-GP2 Fire1 Fire2 Start EN_Start Stop1 EN_Stop1 Stop2 EN_Stop2 LoadT SenseT PT4 PT3 PT2 PT1 Fire-pulse Generator Stop Enable Generator TDC t r a t S T p o t S T e r u t a r e p m e T t i n U INTN SO SI SCK SSN e c a f r e t n I - I P S e r i W - 4 ALU Time_Val1 28 Time_Val2 28 Time_Val3 28 Time_Val4 28 r e t s i g e R g i f n o C to all units RSTN ControlUnit to all units Clock Control incl. Clock-Cal. 4 MHz Ceramic Resonator 32.768 kHz Oszillator acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de 2

TDC-GP2 1.2 目录 1.2 目录目录目录目录 1 介绍 2 特性和规格 3 测量范围 1 4 测量范围 2 2 1.1 系统概述 ....................................................................................................................2 1.2 目录 ..........................................................................................................................3 6 2.1 电子特性 ....................................................................................................................6 2.2 时序 ..........................................................................................................................7 2.3 引脚描述 ..................................................................................................................10 2.4 封装图 .....................................................................................................................11 2.5 电源 ........................................................................................................................12 2.5.1 电源电压 ........................................................................................................12 2.6 寄存器设置 ...............................................................................................................13 2.6.1 写寄存器 ........................................................................................................13 2.6.2 读寄存器 / 数据输出格式 ....................................................................................16 2.6.3 状态寄存器......................................................................................................17 18 3.1 概述 ........................................................................................................................18 3.2 测量流程图 ...............................................................................................................19 3.2.1 设置 ..............................................................................................................19 3.2.2 测量 ..............................................................................................................20 3.2.3 数据处理 ........................................................................................................20 3.2.4 读数据 ...........................................................................................................20 22 4.1 测量流程图 ...............................................................................................................22 4.1.1 设置 ..............................................................................................................22 4.1.2 测量 ..............................................................................................................23 4.1.3 数据处理 ........................................................................................................24 4.1.4 读数据 ...........................................................................................................24 4.2 Stop 屏蔽 .................................................................................................................24 25 5.1 振荡器 .....................................................................................................................25 5.1.1 高速振荡器......................................................................................................25 5.1.2 32.768 kHz 振荡器 ...........................................................................................25 5.1.3 校准高速陶瓷振荡器..........................................................................................25 5.1.4 如何使用时钟校准.............................................................................................26 5.2 脉冲发生器 ...............................................................................................................26 5.2.1 概述 ..............................................................................................................26 5.2.2 设置 ..............................................................................................................26 5.3 温度测量 ..................................................................................................................27 5.4 SPI 接口...................................................................................................................28 5 详细描述和特殊功能 acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de 3

TDC-GP2 OPCodes ................................................................................................................29 5.5 快速初始化.................................................................................................................29 5.6 噪声单元 ..................................................................................................................29 30 6.1 超声波热量计 ............................................................................................................30 6.1.1 概述 ..............................................................................................................30 6.1.2 设置 ..............................................................................................................31 6.1.3 流量测量 ........................................................................................................32 6.1.4 电流消耗 ........................................................................................................32 a. 时间测量.............................................................................................................32 34 7.1 石英晶振起始时间 ......................................................................................................34 7.2 DIS_PHASENOISE....................................................................................................34 35 7 BUG 报告 6 应用联系方式 acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de 4

TDC-GP2 1.3 手册整体结构手册整体结构手册整体结构手册整体结构本手册对于 GP2 的描述由一些主要的关于方便的对 GP2 进行设置和操作的部分组成. 这写主要组成部分有: 2. 特性和规格特性和规格特性和规格特性和规格这个部分是以所有重要技术数据作为参考的一个摘要。主要显示了比如使用条件，时序，管脚一些重要参数。利用一些表格给出了关于读，写寄存器的概要以及寄存器位的变化情况。此部分主要为设计工程师提供了重要的技术参数。 3. 测量范围测量范围 1 测量范围测量范围此部分详细介绍了 GP2 的测量范围 1。 4. 测量范围测量范围 2 测量范围测量范围此部分详细介绍了 GP2 的测量范围 2。 5. 详细描述和特殊功能详细描述和特殊功能详细描述和特殊功能详细描述和特殊功能此部是对 GP2 一些其他的例如温度测量和脉冲产生等功能的详细介绍。 6. 应用应用应用应用这部分主要利用图以及配置的例子介绍了一些 GP2 的典型应用。 7. BUG 报告报告报告报告在此章当中报告了已知得 BUG 以及改进 BUG 的方法。 acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de 5

TDC-GP2 2.1 电子特性 2 特性和规格特性和规格特性和规格特性和规格 2.1 电子特性电子特性电子特性电子特性最大绝对限度值限度值限度值限度值最大绝对最大绝对最大绝对电源电压 Vcc vs. GND Vio vs. GND 输出电流(Iout) 存储温度(Tstg) 最大结温(Tj) 推荐使用工作条件 Symbol Parameter Core supply voltage* I/O supply voltage Normal Input Rising Time Normal Input Falling Time Schmitt Trigger Rising Time Schmitt Trigger Falling Time Conditions Vio > Vcc Vcc Vio tri tfa tri tfa Ta -0.3 to 4 -0.3 to 7 V V ±30 mA -65 to 150 125 °C °C Min Typ Max Unit 1.8 1.8 3.6 V 5.5 V 50 ns 50 ns 5 ms 5 ms 120 °C Ambient Temperature Tj must not exceed 125°C -40 *包括晶振管脚 XIN，XOUT，Clk32In，Clk32Out 直流电特性(Vio = Vcc = 3.3 V±0.3 V, Tj = -40 to +85°C) Symbol Parameter Conditions Min Typ Max I32 Ihs Itmu Iddq Il Voh Vol Vih Vil Current 32 kHz Current 4 Mhz : Current time measuring unit Quiescent current Input Leakage Current Icc + Iio, only 32kHz oscil- lator running, Vcc = 3.6 V Icc + Iio, only ClkHS running cont. at 4MHz, Vcc = 3.6 V only during active time measurement all clocks off, Vio = Vcc = 3.6 V @ 85 °C -1 High Level Output Voltage Ioh= tbd mA Vio=Min. Vio-0.4 Low Level Output Voltage Iol = tbd mA, Vio=Min High Level Input Voltage LVTTL Level, Vio = Max. Low Level Input Voltage LVTTL Level, Vio = Min. 2.0 4.5 260 15 <150 +1 0.4 0.8 Unit µA µA mA nA µA V V V V acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de 6

Vth Vtl Vh High Level Schmitt Trigger Voltage Low Level Schmitt Trigger Voltage Schmitt Trigger Hysteresis 1.1 0.6 0.1 2.4 1.8 V V V TDC-GP2 2.2 时序 Terminal Input Output Bidirectional Terminal LSB Condition Rated Value measured @ Vcc = Vio, f = 1 MHz, Ta = 25°C Min - - - Typ t.b.d t.b.d t.b.d Max - - - Condition Rated Value Vio = Vcc = 3.3 V Unit pF Unit ps Vio = Vcc = 2.5 V Standard Deviation Vio=3.3 V, Vcc =3.3 V Ta = 25°C Min -40 °C, 3.6 V 35 -40 °C, 2.75 V 38 - Typ 25 °C, 3.3 V 63 25 °C, 2.5 V 76 50 Max 85 °C, 3.0 V 111 80 °C, 2.25 V 156 - 终端等效电容 Symbol Ci Co Cio 时间测量单元 Symbol σ 温度测量单元 Symbol Parameter Condition Rated Value Unit Resolution RMS SNR Absolute Gain-Error Gain-Drift vs. Vio Gain-Drift vs. Temp Uncalibrated Offset Offset Drift vs. Temp PSRR Vio = Vcc =3.3 V PT1000 150 nF Capacitance Max Min Typ 16.0 96 0,1 0,08 0,0008 <0.01 <0,2 >100 Bit dB % %/V %/K % ppm/K dB 2.2 时序时序时序时序如果没有特别说明，以下特性参数均是在 Vcc=3.3V±0.3V,环境温度为-40 °C～+85 °C 的条件下测量得到的。 Symbol Parameter Oscillator Clk32 32 kHz reference oscillator Oscillator start-up time with ceramic resonator toszst Oscillator start-up time with crystal oscillator toszst ClkHS High-speed reference oscillator Min Typ 2 32,768 200 5 Max 8 Units kHz µs ms MHz acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de 7

Serial interface fclk Serial clock frequency tpwh tpwl tsussn tpwssn thssn tsud thd Serial clock, pulse width high Serial clock, pulse width low SSN enable to valid latch clock SSN pulse width between write cycles SSN hold time after SCLK falling Data set-up time prior to SCLK falling Data hold time before SCLK falling tvd Data valid after SCLK rising 1 电源电压为 2.5V，3.3V 和 5V 时最差状况 2 核心电压 Vcc=3.3V 串行接口时序（SPI 兼容，Clock Phase Bit =1, Clock Polarity Bit =0）串行接口时序串行接口时序串行接口时序 Figure 1: 写时序 tsussn tpwl tpwh MSB tsud thd t pw l t p w h SSN SCK SI Figure 2: 读时序 tsu ssn S S N S C K S I S O t su d TDC-GP2 2.2 时序 Max @ Vio = 2.5V 20 Min @ Vio = 1 2.5V 25 40 30 40 5 5 2.0V 10 2.0V 50 20 50 70 10 10 3.3V 25 3.3V 20 50 10 20 25 5 5 Max @ Vio = 1.8V 30 2.5V 20 3.3V 16 MHz ns ns ns ns ns ns ns tpwssn thssn LSB t p w ssn M S B 6 1 LS B t h d O PC O D E t v d M S B 2 2 1 LS B D A T A acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de 8

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