an001_cn

6
Application Note No. 1 acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de 1 时间数字转换器(TDCs) 在激光测距中的应用 德国 acam-messelectronic 有限公司 在当今这个科技发达的社会,激光的应用越来越普遍。在很多领域,诸如测量地线中,安全系统中, 在生产控制中或者仅仅是在高尔夫球场,都会用到激光测距仪或者激光扫描仪。应用 TDC( 时间数字转换器) 可以完 美解决激光测距问题。 首先我们来看看什么是 TDC 数字延迟时间 TDCs 是高精度时间间隔测量用的集成电路, 而且是在没有任何模拟元件情况下实现的。由于半导体技 术的成熟和发展使之成为现实。TDC 利用简单逻辑门( 比如反相器) 的传播延迟来精密量化时间间隔。由于在信号速 度尤其是 CMOS 部分上的巨大成果, 使利用标准 CMOS 技术的 TDC 测量皮秒精度范围成为可能。 现今我们可以将 系统集成到一个单一芯片上从而使 TDC 更加有效率, 节能, 节省空间以及减少成本。 下图说明了 TDC 是如何进行时间测量的: coarse counter dynamic value memory Start Stop data post processing High-speed unit 1 START 信号和 STOP 信号之间的时间间隔由非门的个数来决定,而非门的延迟时间可以由集成电路工艺精确地确 定。同时,由于门电路的传输时间受温度和电源电压的影响比较大,因而 TDC 系列芯片内部设计了锁相环电路和测 量校准电路。 TDC 的激光测距应用 现在有很多可以测量距离的方法,但是应用 TDC 则直接测量的是光的飞行时间。这种方法非常简单,而且细节上非 常微妙。大家都知道光的传播速度是非常快的,为 2,99792* m/s 。因此利用光的传播速度测量距离意味着光 的飞行时间是非常短的,在仅仅 1 微秒的时间内光可以飞行 300 米之远。因此高精度测量距离就意味着要非常高 精度的测量光的飞行时间间隔。

Upload: maria-rmaria

Post on 27-Sep-2015

221 views

Category:

Documents


5 download

DESCRIPTION

anexa

TRANSCRIPT

  • Application Note No. 1

    acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de

    1

    (TDCs)

    acam-messelectronic

    TDC()

    TDC TDCs ,TDC () CMOS , CMOS TDC TDC ,, TDC

    coarsecounter

    dynam ic va lue m em ory

    Start

    Stop

    data post processing

    H igh-speed unit

    1

    START STOP TDC

    TDC TDC 2,99792* m/s 1 300

  • Application Note No. 1

    acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de

    2

    1ns - 150mm () 100ps - 15mm 10ps 1.5mm

    TDC TDC-GP2, 65ps, 9.8mm TDC-GP1, 125ps 19mm TDC-GP1

    2

    TDC-GP1 TDC-GP1 TDC-GP1 a. 1- : 0.45m - 570m : 19mm : 13mm GP1 start stop1 ( stop ) 125ps 19mm 90ps 13mm 3ns 3.8us 45cm 570m - GP1 2.5ns - start stop 3ns - GP1

    TDC TDC-GP1 - TDCs -

    - TDC-GP1

  • Application Note No. 1

    acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de

    3

    - TQFP44 - 4 15ns TDC-GP1 1 GP1 4M 100 = 3,8s( 570m) 100*3,8s=380s TDC = 25mA*380s/1s=9,6A (1) ALU 100*2s = 200s ALU = 5mA*200s/1s=1A (2) 90A/MHz*4MHz = 360A (3) I/O = 2mA/MB*s*400B/s=1A (4) GP1 372uA(50ns ) 360A*(1s-50ms)/1s=342A TDC uA Mhz Reg 0: 0x44 + Reg 1: 0x4D , Reg 2: 0x01 Stop1 Start Reg 3: 0xXX Reg 4: 0x60 (4MHz(RefClk)/8=500KHz 2 s) Reg 5: 0xXX Reg 6: 0x02 Reg 7: 0x01 Stop 1 Reg 8: 0x00 Reg 9: 0x00 Reg 10: 0x80

    b. : 9m -> 25km : 19mm : 17mm( 1mm) TDC-GP1ms125ps (LSB) 19mm 110ps 17mm 9 m>25km!TDC - GP12.5ns - startstopstart - GP1

    TDC

  • Application Note No. 1

    acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de

    4

    TDC-GP1 - 200mm,125ps,31

    - - 322 - 100,

    100=10 11ps 1,7mmstartstop

    - 2TDCMCU 35Mhz Reg 0: 0x54 + 2 Reg 1: 0x4D Reg 2: 0x21 1- 2 Reg 3: 0xXX Reg 4: 0x00 (35MHz(RefClk) - 28,5ns) Reg 5: 0xXX Reg 6: 0x02 Reg 7: 0x02 Stop 12 Reg 8: 0x00 Reg 9: 0x00 Reg 10: 0x80

    c. : 2.2m 285m : 19mm : 17mm( 1mm) TDCTDCTDCPLL stopstartstopstopTDCstart

    3

  • Application Note No. 1

    acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de

    5

    GP1 - stopstart15ns()1.9us

    2.2m285m - 3stop15ns() - TDC-GP1 - - 25mA 20Mhz Reg 0: 0x00 Reg 1: 0xCD , , Reg 2: 0x12 Stop 12 - Stop 1 Reg 3: 0x5A PLL- = 90 Reg 4: 0x16 Neg_Phase=1, Clockdivider = 64 Reg 5: 0xXX Reg 6: 0x02 Reg 7: 0x02 Stop 12 Reg 8: 0x00 Reg 9: 0x00 Reg 10: 0x80 TDC-GP1TDCTDC-GP2TDC-GPXTDC-GP2QFN32SPI65psTDC-GP110-1.8us,2500ns4ms

    d. 3ns-60ns.TDCstopTDC0,

  • Application Note No. 1

    acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de

    6

    stop1stop2start0s250ps

    e. 600m timeoutTimeoutALU ALUALU15.360 LSBs30.720 LSB 30.720 LSB30.720 LSB7.8us1200m ( 1, 6)3acam

    f. TDCTDC GPXF1GPX10psGPX 161014x 3500*40001TDC-GPX4stop32