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新的AMS时间 - 数字转换器旨在将高精度与小形状因子相结合

2019年3月10日经过罗伯特·凯

AMS推出了AS6500，可以为汽车，机器人和无人机中的光学测距仪系统提供高采样率的时间转换。

激光测距仪的基本概念很简单：从测距装置发出激光脉冲。当脉冲达到不透明对象时，它将反射回发件人。发件人检测反射脉冲并确定发射脉冲和接收脉冲之间的持续时间。然后系统使用光速将持续时间转换为距离。

正如您所希望的那样，实际上实施激光测距文件系统有点复杂。这里的主要困难是光的速度 - 如您所知，这是一个非常大的数字。由于光线以3×10行进^8.M / s，它在3.3 ns覆盖1米。3.3 ns的时钟周期对应于300 MHz的时钟频率，肯定不是不合理的。如果我们希望在0.1米的顺序上解析一些东西，我们正在谈论3 GHz的时钟频率，并且在3 GHz时钟时钟的数字系统绝不是一项琐碎的设计任务。

时间到数字转换器

处理极高时钟设计的最简单方法是避免它完全避免它，这正是芯片像AS6500这样的芯片允许您做到。这是一个数字转换器，即专门设计用于测量两个事件之间的持续时间的设备，并将其转换为二进制数。

该图传达了TDC7200的内部架构，来自德州仪器的数字转换器。所指出的是TDC7200数据表，时间到数字转换器基本上是一种高度复杂的数字秒表。

当系统不需要具有极高的精度时，时间测量可以基于典型的计数器功能：时钟信号驱动当脉冲被发射时开始计数的数字计数器，并且在接收到反射脉冲时停止计数。

然而，当目标是解决非常小的距离时，这种方法变得不切实际 - 必要的时钟频率太高。例如，AS6500的最大时间分辨率为10 ps。A clock period of 10 ps corresponds to a clock frequency of 100 GHz—I don’t know the details of the internal measurement architecture of this IC, but I’m willing to bet that it does not have a 100 GHz clock driving a 100 GHz–compatible digital counter.

我绝对不是高精度测距仪技术的专家，但显然存在几种方法可以用来克服与过多的时钟频率相关的限制。这篇报告在PICOSecond分辨率时间间隔测量提到Vernier方法，插值方法和触发延迟线。

来自AMS的AS6500

这AMS.AS6500.是一个高度集成的IC，具有四个单独的数字转换器。它需要单个低频参考时钟（可接受的范围为2 MHz至12.5 MHz），其测量数据被传送到微控制器或FPGA.通过spi.。

图中拍摄的图表AS6500产品页面。

标准单次分辨率为20 PS，但它具有允许10 PS分辨率的模式。这意味着该设备支持大约1厘米的测量分辨率。

测量分辨率肯定是对诸如此类的设备的重要规范，尽管您也可能需要考虑可以执行距离测量的速率。在某些应用中，例如基本手持式激光测量装置，不需要频繁测量。然而，在其他应用程序中，例如对象检测和避免，目标不是制造单个距离测量，而是基于许多测量来创建相同的3D图像。AS6500每秒可以提供高达1.5兆的魅力，而AMS的人认为这将是需要高频距离测量的应用程序的好选择。

这为您提供了AS6500时间测量中所涉及的时间的基本思想。从图表中拍摄数据表。

较小的足迹

AS6500采用QFN40封装，可衡量6毫米×6毫米。来自AMS，TDC-GPX2的前一部分提供了类似的功能，但在QFN64包中提供了类似的功能。这表明所需的PCB房地产减少了56％，在我看来，在AS6500你真的处于6 mm×6 mm的形状因子中获得了很多功能。

您是否有激光测距系统或时间 - 数字转换器的经验？如果是这样，请随时留下评论并与其他AAC读者分享您的专业知识。