时间数字转换器TDC-GP21的超声波热量表应用.pdfVIP

Time-to-Digital-Converter 应用指南 时间数字转换器TDC-GP21的 超声波热量表应用 2011年10月19日 版本-No.: AN029_cn V1.1 时间数字转换器 TDC-GP21 概述 在2010年9月，acam公司发布了时间数字转换器必威体育精装版一代产品TDC-GP21。这颗芯片集成了非常强 大的时用于超声波流量热量计量所需的功能，使设计者可以非常方便实现对于ps级别的时间测量 开发。 尤其芯片内部所集成的斩波稳定比较器和模拟开关，大大的简化了超声波热量表的硬件设计，使 整个设计的外部元器件降到最低。 这个应用指南作为TDC-GP21的一个额外的功能描述文档，主要介绍了TDC-GP21在超声波热量表应 用中的一些特殊设计和功能。它提供了额外的一些参考信息帮助降低开发的时间，而且可以避免 一些错误的电路设计，错误的元器件使用，以及错误的寄存器配置。另外，它还包含了PCB的布 线指导，以及完整的演示版电路，避免了电路故障以及其它一些设计问题。最终，应用指南包含 了一个样例代码，实现典型的芯片超声波测量功能。 请注意，这些所提供的信息是准确和可靠的。尽管如此，acam公司并不承担所提供信息准确性的 责任，也不回承担由于任何第三方或者其它专利所引起的责任。acam公司将不会对这里所提供的 信息做任何担保。 Author: Klaus Weser 2 acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de TDC-GP21 目录 1 介绍 4 1.1 流量测量 5 1.2 温度差测量 7 2 电路描述 8 2.1 电源设计考虑 8 2.2 外部时钟源 9 2.2.1 32,768 Hz石英晶振 9 2.2.2 4 MHz 高速振荡 9 2.2.3 外部单片机的时钟选项 10 2.3 发送/ 接收电路 10 2.3.1 Stop 通道的时间窗口设置 12 3 GP21演示板的Layout 原理图 14 3.1 原理图 14 3.2 Layout布线 15 3.2.1 顶层 15 3.2.2 底层 16 3.2.3 元件放置 16 4 样例配置 17 5 编写样例 19 6 例程代码 23 7 文献指导 34 8 修订历史 34 acam-messelectronic gmbh - Am Hasenbiel 27 - D-76297 Stutensee-Blankenloch - Germany - www.acam.de 3 时间数字转换器 TDC-GP21 1 介绍 这个应用指南描述了基于acam公司的时间数字转换器TDC-GP21测量前端的超声波热量表时间测量 方面的应用。GP21作为一个前端测量电路提供了对于流量以及温度的完全自动测量。而热量的计 算则依靠在上游和下游温差以及流体流量通过单片机计算而出。 图 1.1: GP21 热量表前端测量电路 设计的目标: ƒ 最少外部元件，非常紧凑和节省成本的硬件设计 ƒ 功耗非常低 (一次测量循环包括模拟部分，换能器以及温度传感器在内最低功耗仅为 2 µA) ƒ 高精度的飞行时间测量能力可以允许测量管径以及基表的设计设计非常紧凑 ƒ 高精度的温度测量 ƒ 开源的系统