測距望眼鏡，激光測距用高精度時間測量MS1003詳細(xì)參數(shù)

鑫邦旺電子科技

MS1003簡述

MS1003 是一款高精度時間測量(TDC)電路，對比 MS1002 具有更高的精度和更小的封裝，適合于高精度小封裝的應(yīng)用領(lǐng)域。MS1003 具有雙通道、多脈沖的采樣能力、高速 SPI 通訊、多種測量模式，適合于激光雷達(dá)和激光測距。

主要特點

1.雙通道單精度模式 46ps

2.單通道雙精度模式 23ps

3.非校準(zhǔn)單精度測量范圍 14ns(0ns)至 16μs

4.非校準(zhǔn)雙精度測量范圍 16ns(0ns)至 16μs

5.校準(zhǔn)單精度測量范圍 14ns(0ns)至 4μs

6.校準(zhǔn)雙精度測量范圍 16ns(0ns)至 2μs

7.10ns 最小脈沖間隔，雙通道最多可接收 20 個脈沖

8. 4 線 SPI 通信接口

9.工作電壓 2.5V 至 3.6V

10.工作溫度-40°C 至+100°C

11. QFN20 封裝

應(yīng)用

激光雷達(dá)

激光測距

脈沖測量

MS1003封裝

管腳圖

內(nèi)部框圖

1 w" s# \* I$ F* H( C* i7 H& B2 S+ X

MS1003功能描述

SPI接口

MS1003 的 SPI 接口是與４線制 SPI 兼容的，它需要一個 SerialSelectNot (SSN)信號，從而不能夠工作在 3-線制 SPI 接口。

電源電壓

為了達(dá)到最佳測量效果，好的電源非常重要。電源應(yīng)該具有高電容性和低電感性。MS1003 提供兩對電源供應(yīng)端口:VCC - I/O 供電電壓 ，VDD - 內(nèi)核供電電壓。

所有的 Ground 引腳都應(yīng)該連接到印刷電路板的地層上。 VCC 和 VDD 應(yīng)該通過一個電池或者固定的線性電壓調(diào)節(jié)器給出。不要應(yīng)用開關(guān)式的調(diào)節(jié)器，避免由于 IO 電壓引起的干擾。

時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠有好的測量效果，完全取決于好的電源供電。芯片測量主要是脈沖式的電流，因此一個充足的雙通濾波非常重要：VCC 47 μF （最小 22 μF），VDD 100 μF（最小 22 μF）。電壓應(yīng)用通過一個模擬的調(diào)節(jié)器給出，我們推薦不要使用開關(guān)式的電壓調(diào)節(jié)。

時間測量

時間測量是通過一個 start 信號觸發(fā),通過內(nèi)部防抖處理后，TDC 的門電路開始高速計數(shù)，直到 stop信號產(chǎn)生記錄計數(shù)結(jié)果，達(dá)到 STOP 預(yù)期脈沖數(shù)后停止計數(shù)。

3.3V 和 25°C 時，MS1003 的單精度最小分辨率是 46ps。溫度和電壓對門電路的傳播延時時間有很大的影響。通常是通過校準(zhǔn)來補(bǔ)償由溫度和電壓變化而引起的誤差。在校準(zhǔn)過程中，TDC 測量 0.5 個和 1.5 個時鐘周期，相減后得一個時鐘周期的 TDC 計數(shù)結(jié)果，即為校準(zhǔn)值。測量范圍受計數(shù)器大小的限制，以下是非校準(zhǔn)模式下最大測量范圍：tyy = 46 ps x 442368 ≈ 20 μs。

# B' o" w* r5 S  U: p
# ]* L, `- x# y6 z6 `: X) _+ s0 R" @

每一個輸入端均可以被單獨設(shè)置成上升沿、下降沿或上下沿同時觸發(fā)有效�？赏ㄟ^設(shè)置寄存器的bit8-10 位(EG_START，NEG_STOP1,NEG_STOP2)和寄存器的 bit0-1 位(REFDGEx) 來選擇觸發(fā)沿。

時間測量結(jié)束后，MS1003 會自動將各個脈沖的測量結(jié)果順序?qū)懙较鄳?yīng)的結(jié)果寄存器，無需再進(jìn)行寄存器操作設(shè)置，在計算結(jié)果的過程中先計算 STOP1 通道的脈沖，然后計算 STOP2 通道的脈沖，所以當(dāng)使用單通道時，必須使用 STOP1。

測量流程圖

# M0 O( x& [' Z; ~
* `* _5 g: P8 O/ G/ O/ p" f
0 d8 \5 R! P9 ?# v% o2 U( R
6 r1 `9 h3 E, t# i& R0 _. `& T

快速初始化

MS1003 提供了快速初始化的功能。設(shè)置寄存器的 bit16(EN_FAST_INIT)= 1,中斷標(biāo)志會自動初始化TDC。因此在讀出數(shù)據(jù)時 TDC 就已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行下次測量了。這種模式只適用于高速應(yīng)用中。這對于只有一個 STOP 信號的非校準(zhǔn)測量模式下尤其適合。在快速初始化模式下，狀態(tài)寄存器的值永遠(yuǎn)是 0,所以無需再讀狀態(tài)寄存器。

典型應(yīng)用圖

( t% T' g' ^' q; W* T

+ t, `  Q. N% X: p: \& j, q& `
3 S. o1 J- W7 ]+ o: O: c

) T1 p1 `" K$ x" I8 ~+ Z+ [4 {! ?