ZHCSD54C October   2014  – February 2023 TDC1000

PRODUCTION DATA  

  1. 特性
  2. 应用
  3. 说明
  4. 修订历史记录
  5. 引脚配置和功能
  6. 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议工作条件
    4. 6.4 热性能信息 (1)
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 时序要求
    7. 6.7 开关特性
    8. 6.8 典型特性
  7. 参数测量信息
  8. 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 发送器信号路径
      2. 8.3.2 接收器信号路径
      3. 8.3.3 低噪声放大器 (LNA)
      4. 8.3.4 可编程增益放大器 (PGA)
      5. 8.3.5 接收器滤波器
      6. 8.3.6 用于生成 STOP 脉冲的比较器
        1. 8.3.6.1 阈值检测器和 DAC
        2. 8.3.6.2 过零检测比较器
        3. 8.3.6.3 事件管理器
      7. 8.3.7 共模缓冲器 (VCOM)
      8. 8.3.8 温度传感器
        1. 8.3.8.1 使用多个 RTD 进行温度测量
        2. 8.3.8.2 使用单个 RTD 进行温度测量
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1 飞行时间测量模式
        1. 8.4.1.1 模式 0
        2. 8.4.1.2 模式 1
        3. 8.4.1.3 模式 2
      2. 8.4.2 状态机
      3. 8.4.3 发送操作
        1. 8.4.3.1 发送脉冲数
        2. 8.4.3.2 TX 180° 脉冲移位
        3. 8.4.3.3 发送器阻尼
      4. 8.4.4 接收操作
        1. 8.4.4.1 单回波接收模式
        2. 8.4.4.2 多回波接收模式
      5. 8.4.5 时序
        1. 8.4.5.1 时序控制和频率调节 (CLKIN)
        2. 8.4.5.2 TX/RX 测量时序
      6. 8.4.6 飞行时间 (TOF) 控制
        1. 8.4.6.1 短 TOF 测量
        2. 8.4.6.2 标准 TOF 测量
        3. 8.4.6.3 具有电源消隐功能的标准 TOF 测量
        4. 8.4.6.4 共模基准稳定时间
        5. 8.4.6.5 TOF 测量间隔
      7. 8.4.7 均值计算和通道选择
      8. 8.4.8 错误报告
    5. 8.5 编程
      1. 8.5.1 串行外设接口 (SPI)
        1. 8.5.1.1 负片选 (CSB)
        2. 8.5.1.2 串行时钟 (SCLK)
        3. 8.5.1.3 串行数据输入 (SDI)
        4. 8.5.1.4 串行数据输出 (SDO)
    6. 8.6 寄存器映射
  9. 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 液位和流体识别测量
        1. 9.2.1.1 设计要求
        2. 9.2.1.2 详细设计过程
          1. 9.2.1.2.1 液位测量
          2. 9.2.1.2.2 流体识别
        3. 9.2.1.3 应用曲线
      2. 9.2.2 水流量计量
        1. 9.2.2.1 设计要求
        2. 9.2.2.2 详细设计过程
          1. 9.2.2.2.1 法规和精度
          2. 9.2.2.2.2 超声波流量计中的渡越时间
          3. 9.2.2.2.3 ΔTOF 精度要求计算
          4. 9.2.2.2.4 操作
        3. 9.2.2.3 应用曲线
    3. 9.3 电源相关建议
    4. 9.4 布局
      1. 9.4.1 布局指南
      2. 9.4.2 布局布线示例
  10. 10器件和文档支持
    1. 10.1 器件支持
      1. 10.1.1 开发支持
    2. 10.2 接收文档更新通知
    3. 10.3 支持资源
    4. 10.4 商标
    5. 10.5 静电放电警告
    6. 10.6 术语表
  11. 11机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

低噪声放大器 (LNA)

TDC1000 前端中的 LNA 限制以输入为基准的噪声并确保生成的 STOP 脉冲的计时精度。LNA 是一种反相放大器,用于在外部输入电容器或电阻器的帮助下实现 20dB 的闭环增益,并且 LNA 可以针对两种反馈配置进行编程。带通配置称为电容反馈模式,必须与输入电容器结合使用。低通配置称为电阻反馈模式,必须与输入电阻器结合使用。输入元件的建议值分别为 300pF 和 900Ω。

对于谐振频率大约为几 MHz 的换能器,LNA 可配置为电容反馈模式。这是通过将 TOF_1 寄存器中的 LNA_FB 位清零来完成的。如图 8-2 所示,外部电容器 CIN 应放置在换能器和相应的输入引脚之间。这提供了 CIN/CF 的带内增益,其中 CF 是片上 30pF 反馈电容器。假设 CIN = 300pF,则 LNA 电路的带内增益为:

Equation1. GUID-E67FC10A-F983-4167-9E3A-EF37D6D04F00-low.gif
GUID-8605284F-6BDA-4560-865D-4D4A20C430C1-low.gif图 8-2 LNA 电容反馈配置

LNA 的电容反馈配置具有带通频率响应。高通拐角频率由内部反馈元件 RF (9kΩ) 和 CF (30pF) 设置,大约为 590kHz。带内增益由电容器比设置,LNA 的 50MHz 增益带宽积设置频率响应的低通拐角。例如,如果带内增益为 10,则会使带通响应介于 590kHz 和 5MHz 之间。

对于谐振频率大约为数百 kHz 的换能器,LNA 可配置为电阻反馈模式。这是通过将 TOF_1 寄存器中的 LNA_FB 位设置为 1 来完成的。在该配置下,内部反馈电容器 CF 被断开(请参阅图 8-3),LNA 电路的直流增益取决于内部反馈电阻器 RF (9kΩ) 与外部电阻器 RIN 之比。当 RIN = 900Ω 时,电路的增益为 10。

GUID-5509BD5E-B05C-48FC-A82E-189CF9EA7296-low.gif图 8-3 LNA 电阻反馈配置

通过向 TOF_1 寄存器中的 LNA_CTRL 位写入 1,可以绕过和禁用 LNA。