皮秒级时间间隔测量的集成电路与系统解决方案——TDC

简介：
本项目致力于研发高性能的时间数字转换器(TDC)，实现皮秒级别的高精度时间间隔测量。采用先进的集成电路设计技术，提供卓越的时间分辨率和准确度，广泛应用于精密计时、雷达测距及生物医学等领域。 TDC（Time-to-Digital Converter）是一种用于精确测量两个事件之间时间间隔的集成电路，在ACAM公司的产品线中占据核心地位。它提供了超高的测量精度，并且在高速度、低功耗以及小型化设计方面表现出色。 TDC的工作原理是利用信号通过芯片内部门电路传播延迟来实现时间间隔的测量。为了确保高精度，TDC采用智能电路结构、冗余电路和特殊布线方法，保证每个门电路的延迟时间一致。当START信号触发时，计数开始；当STOP信号到来时，计数停止。通过对两个事件之间通过的门电路数量进行计算，可以得出它们之间的准确时间间隔。 与传统模拟测量方式（如模数转换器）相比，TDC的优势在于其高刷新率、出色分辨率以及低功耗特性。此外，由于高度集成和灵活性强的特点，它在众多应用场景中具有广泛的应用价值。 ACAM公司已推出三款主要的TDC产品： 1. **TDC-GP1**：作为第一代产品，它的分辨率为125ps或250ps，最大可测量时间间隔为200ms。该型号配备了电阻、电感和电容测量单元，适用于距离测量、超声波流量计以及密度测定等领域。 2. **TDC-GP2**：作为新一代通用型产品，它具有更高的分辨率（65ps）及更小的封装尺寸，适合成本敏感的应用场景。例如，在超声热表、超声流速仪和激光测距设备中都有广泛应用。 3. **TDC-GPX**：这是性能最为强大的型号之一，提供单次测量的不同高精度选项（10ps、27ps、41ps或81ps），适用于飞行时间光谱分析等对准确度要求极高的工业与科研场景。 以TDC-GP2为例，在超声波热量计设计中，该设备能够结合微处理器和触发脉冲发生器实现功能集成。通过发送接收超声波信号的时间差计算流量，并且内置温度测量单元可以监测环境变化，提供一体化解决方案。 综上所述，凭借其卓越的性能指标与广泛的适应性，TDC已成为许多高精度时间间隔应用中的关键技术，在如超声波、光学和热力学等领域发挥着重要作用。