原创 ACAM TDC:TDC-GPX简介

      德国ACAM公司提供各种TDC芯片，其中TDC-GPX是其提供的最高端的芯片，即便如此这款芯片也是在2005和2006之间推出的，此后一直没有新的类似芯片推出。“小众”应用的芯片，是因为用量少，所以不需要出多种型号的“新”芯片，还是因为多年来此领域并无大的创新而无新芯片推出？！

       对于此款高端TDC芯片的应用场合，ACAM官方给出以下描述：

       “The TDC-GPX is the most powerful member in ACAM‘s Time-to-Digital Converter product line. It is designed for applications that require fast measurement rates, best single shot precision and highest pulse pair resolution for measurement and digitization of time intervals. According to that, the device perfectly meets the requirements for technically sophisticated industrial, medical, and scientific application, like laser scanners, time-of-flight spectroscopy, coincidence measurements, PET-scanners, automatic test equipment.The TDC-GPX is the most powerful member in acam‘s Time-to-Digital Converter product line. It is designed for applications that require fast measurement rates, best single shot precision and highest pulse pair resolution for measurement and digitization of time intervals. According to that, the device perfectly meets the requirements for technically sophisticated industrial, medical, and scientific application, like laser scanners, time-of-flight spectroscopy, coincidence measurements, PET-scanners, automatic test equipment.”

       附件是TDC-GPX的手册，该芯片分为四种工作模式，用户可以进行配置。第一种工作模式是我们需要用到的模式即I-Mode。

       I-Mode：8通道，LVTTL输入，81ps精度

       G-Mode：2通道，差分LVPECL输入，40ps精度

       R-Mode：2通道，差分LVPECL输入，27ps精度

       M-Mode：2通道，差分LVPECL输入，10ps精度

       TDC-GPX的时间测量是基于内部delay-line的传输延时，而这些传输延时是和温度和核心电压相关的，同时也跟器件生产工艺相关，即不同器件之间存在差异。ACAM为此款芯片设计了一种精度可调模式，即应用其核心电压的变化来补偿温度和生产所带来的变化，使芯片的精度可以调整并被固定下来。

                       图2： 测量精度随温度的变化关系

           关于精度可调模式，TDC-GPX的手册中有非常详尽的解释。简单来说，就是首先用户可以先配置好自己希望的精度。TDC-GPX提供一个phase引脚用量控制并调节自己的核心供电模块的输出电压，ACAM推荐使用LM1117来给芯片供电，手册宣称其只对LM1117和317进行过测试，不保证其他LDO能用于精度可调模式。其实调节的原理就是TDC-GPX根据内部精度的变化会在phase引脚上输出一个可调的PWM波形，该引脚接到外部LM117的ADJ引脚上用于控制LM117的输出，这样就使得核心供电电压与温度的平衡从而达到精度固定，即精度完全独立于温度变化。