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详细说明：TDC-GP21为TDC-GP2的下一代升级产品.这颗芯片提供了对于TDC-GP2的管脚完全兼容的功能,以及一些提升的特性和额外扩展的功能.内部集成的模拟元器件如比较器,模拟开关将会使外围电路的设计大大简化.TDC-GP2 1
目录
1概述
1-1
21电气特性
2-1
2,2转换器规格
2-2
2特性和规格
23时序
2-3
24管脚描述
2-6
2.5封装图
2-7
2.6电源
2-8
3.1配置寄存器
32读寄存器
3-11
3配置&读寄存器
(3.3 EEPROM
3-13
34SP接口
3-14
41TDC测量范围1
4-1
4前端转换器
42TDC测量范围2
4.3模拟输入部分
4-14
44温度测量
4-16
5.1振荡器
5详细描述和特殊功能
5.2脉冲发生器
5-4
5.3快速初始化
54噪声单元
5-7
6具体应用
6-1
7其它
7-1
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Time-to-Digital-Converter
TDC-GP2 1
acam-messelectronic gmbh-am Hasenbiel 27-d-76297 stuTensee- blankenloch -germany-Www.acam.de
TDC-GP21
mess.eiectronic
概述
TDC-GP21为TDC-GP2的下一代升级产品.这颗芯片提供了对于TDC-GP2的管脚完全兼容的功能,
以及一些提升的特性和额外扩展的功能.内部集成的模拟元器件如比较器,模拟开关将会使外
围电路的设计大大简化.同时,测量的质量也会被提高,另外测量的功耗将会被降低.脉冲发生
器功能乜被强化,一个32khz晶振驱动被集成进芯片,另外温度测量功能也被进一步的提升.总
而言之,TDC-GP21将会非常适合设计紧密低价格的超声波热量表和流量表应用.礎.
如果应用TDC-Pa1的模拟部分,那么一个超声波热量表的典型测量功耗可以下降到2.2uA.
特性
测量范围2
温度测量单元
单通道90ps典型精度
2或4个传感器
双精度模式45ps,四精度模式22ps
PT500/PT1000或者更高
测量范围500ns到4ms
集成的施密特触发器
2 X CLKHS脉冲最小间隔最多可以接受3
应用外部施密特触发器为16位有效精度
个脉冲
对于铂电阻来说0.004°C分辨率),
3个脉冲每个都可以设定精准的时间窗口,应用内部集成低噪声施密特触发器为
窗口精确度达10ns
175位有效精度
(对于铂电阻来说0.0015°C分辨率)
模拟输入部分
超低电流功耗(0.08A当每30秒测量一
斩波稳定低噪声比较器
次时)
■2个模拟开关作为输入选择
外部电路仅需要2个电阻和2个电容
测量范围1
双通道典型精度90ps
特殊功能
单通道双精度45ps
脉冲产生器,可以产生最多127个脉冲
测量范围3.5ns(0ns)到2.5μs
可以选则上升沿和/或下降沿敏感
20ns最小脉冲间隔,最多接受4个脉冲
通过窗口功能精确接受stop脉冲
低功耗32kHz振荡器(500nA)
综述
时钟标定单元
4-线制SPI接口
7x32位 EEPROM
测量范围1当中最高可以测量每秒钟一百
万次
I/0电压2.5V到3.6V
核心电压2.5V到3.6V
温度范围-40°C到+85°C
QFN32封装
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1-1
时间数字转换器
TDC-GP2 1
1.2
方框原理图
cold
4 MHz
32KHZ 500nA/
CC VIO
Temperature unit
LOW-power clock control unit
GND
incl. clock calibration
FIRE IN
FIRE_UP Fire pulse
Control unit
7×32 EEPROM
o FIRE- DOWN generator
Configuration registers
o RST
stop_ enable
START
STOP1
down
SI
STOP2
TDC
ALU
EN START
o09Hmo=3寸
O SSN
o EN STOP1
o EN_STOP2
Vref
unit
Analog section
1-2
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TDC-GP21
m
mess.eiectronic
特性和规格
电气特性
绝对最大额定值
供电电压
VCc Vs. gnD
0.3到4.0V
Vio Vs. gnd
0.3到4.0V
Vin
0.5到Vcc+0.5V
存储温度(Tstg)
55到150°C
ESD评估(HBM,每个管脚
>2 kV
最大结温(Tj)
max.125°C
推荐使用工作条件
符号|参数
条件
Min Typ Max单
Vcc|核心供屯电压*
Vio> vcc
2.5
3.6V
I/0供电电压
tr1
般输入上升沿时间
200ns
tfa一般输入下降沿时间
200ns
tri
Schmitt trigger上升沿时
ms
tfa
Schmitt trigger上升沿
ms
时间
a
环境温度
j不能超过
40
125
包括晶振管脚XIN,XOUT,C1k32In,Clk320ut
直流电特性(io=vc=3.0V叮=-40到+85°C)
符号参数
条件
Min Typ Max单位
I32
电流32kHz晶振
Icc+Iio,仅当
A
32kHz晶振工作时
S
4Mhz晶振电流
3.6V
200
A
3.0V
130
LA
off
A
ILmu时间测量单元
3.0V
4
A
Idq静态电流
off
<0.1
A
输入漏电流
A
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21
时间数字转换器
TDC-GP2 1
符号参数
条件
Min Typ Max单位
Voh|输出高电压
loh= tbd mA
0. vIo
Vio=Min
Vo1输出低电压
ol= td mA
0. 2Vio V
VioLin
h输入高电压
LVTTL Level. vio
0. vIo
aX
输入低电压
LVTTL Level, vio
3Vio V
In
Vth
schmitt Trigger电压
0. vIo
高平
Vtl
Schmitt trigger电压
低平
chmitt trigger迟滞
0.28
终端等效电容
符号终端
条件
额定值单位
Min. Typ. Max
数字输入
测量Vcc=Vio,
O
数字输出
f=1 MHz
Cio
Bidirectional
PT ports
t. b d
Analog in
t. b d
模拟电路前端
符号终端
条件
额定值
单位
Min. Typ.Max
比较器输入电压漂移(斩
波稳定)
模拟开关的 Rdson
200
22
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TDC-GP21
mess.eiectronic
2.2
转换器规格
时间测量单元
符号终端
条件
额定值
单位
Typ.Ma
测量精度(标准偏测量范围1&2
ps
DOUBLE RES =0
DOUBLE RES =1
45
测量范围2
ps
QUAD RES 1
22
测量范围
测量范围1:
3.5ns
2.4s
测量范围2
500ns
1 ms
INL积分非线性度
0.1
LSB
差分非线性度
0
LSB
温度测量单元
终端
内部施密特触发器
卜部施密特触发器2
单位
PT500
T1000
PT500
PT1000
RS精度
17.5
16.0
16.0
Bit
R
105
105
96
dB
绝对增益3
0.99120.9931
0.99600.9979
3.6V|0.99230.9910
996210.99
绝对增益ⅴs.
3.0V0.99120.9931
0.99600.9979
2.5V0.98950.9915
0.9560.9979
增益漂移vs.Vio
0.25
0.23
0.06
0.04
%/V
最大增益误差
0,05%0,05%
0.01%
(d=100K
0,02%
%/10
增益漂移ⅴs.温度
0.022|0.017
0.012
0.0082
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23
时间数字转换器
TDC-GP2 1
符号终端
内部葹密特触发器外部施密特触发器?单位
增益漂移ⅴs.Vio
0,08
初始零点漂移
10
20
mK
mK/
零点漂移vs.温度
0.05<0.03<0,0120.0082
PSRR
>100
dB
所有测量值在via=Vco=3.0V,应用PT1000传感器,选择 Cload=100nF,应用PT500传感器选择 Cload=200n情况卜获得,电
容均为CG类型
2通过外部74AHC14施密特触发器测量
3与一个理想增益为1情况比较
2.3
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。
晶振
符号参数
Min.Typ.Max.单位
Clk3232kHz参考晶振时钟
32,768
kHz
t32st32kHz晶振在上电后起振时间
ClkHS|高速晶振参考时钟
4
8MHz
toset|陶瓷晶振起振时间
100
toaST|石英晶振起振时间
ms
串行接口
符号参数
Max. Vio
单位
2.5V
3.3V
fclk串行时钟频率
Z
符号|参数
Max. Vio
单位
tpwh|串行时钟,脉冲高
30
ns
pw串行时钟,脉冲低
30
25
IIs
tsussn SsN开启到时钟沿有效
40
10
ns
towson|SSN在写循环之间的脉冲宽度
50
40
ns
thssn SSN在SCK下降沿后的倮持吋间
40
25
ns
tud数据有效到SCLK下降沿的时间
ns
thd数据在SCLK下降沿后的保持时旧
ns
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