分辨率和功耗的进步促进了流量计和激光雷达的新应用。
时间-数字转换器的应用
水流量计
水表包括两个声音传感器，“A”和“B”，如下图所示。两者都可以用来发射或探测声脉冲。
水流量计。图片来源:马克西姆集成
首先“A”发射，“B”接收，使用一个适当配置的时间到数字转换器记录发射和接收之间的时间。然后，顺序颠倒，B发射，A接收。这个时间间隔也被时间-数字转换器捕获。
因为声音传播的距离相同，所以时间看起来是相等的，但事实并非如此。声音在水中移动，但水本身也在移动。因此，与气流相反的声音会慢下来，而与气流一起的声音会加速。
同时记录时间周期，通过观察哪个时间长，哪个时间短，该装置可以很容易地确定水流的方向。对其他因素的了解，如水管的直径，是可以的简单计算水流体积。
智能汽车
激光雷达代表光探测和测距。它是智能汽车的关键部件，因为它可以警告司机，或者自动控制器指车辆离障碍物或其他车辆太近。
激光雷达的工作原理是发射激光脉冲，并在返回光源时记录相同脉冲的到达。
这里，时间也是由时间-数字转换器记录的。脉冲的速度就是光速。已知时间和速度后，该设备可以很容易地计算出物体之间的距离。
改善Time-To-Digital转换
由于光以每秒3亿米的速度传播，所以它将在3.3 × 10-9秒内传播1米。3.3 ns的时钟周期对应300 MHz的时钟频率，这在今天的技术中是可行的。
但是，为了避免机动车辆碰撞，分辨率多在0.1米左右更实用。10倍的分辨率要求10倍的时钟速度，而一个时钟为3.0 GHz的数字系统正在推动这一点。
时间-数字转换器的通用架构如下图所示。
常见time-to-digital架构。图片来源:自动对盘及成交系统。
REFCLK是一个相对较慢的时钟。t停止是一个内部测量非常局部时间数字转换器(TDC)。t停止是相对于最后一个REFID脉冲，一个可测量的事件已经发生的时间。
计数REFID脉冲的数目，并将它们乘以REFID的周期。它们被加到t上停止。因此，激光雷达脉冲(举例来说)发射和反射回来后接收之间的时间间隔就确定了。乘以光速再除以2就得到了距离。
虽然TDC内部需要非常高速的元件，但整个系统不需要以巨大的速度计时。
ams的AS6500
的ams AS6500是一个四通道时间-数字转换器(TDC)，设计时考虑到激光雷达应用于车辆、无人机和机器人。这个单位可以测量到1厘米，0.1米是10的倍数。它可以每秒进行150万次测量，并可以创建汽车可能面临的任何威胁的虚拟图像。
ams的AS6500。图片来源:自动对盘及成交系统。
AS6500工作在3.3 V电源下，有功功耗60mw，备用时只有60 μA。该设备采用QFN40封装，尺寸为6毫米× 6毫米。
AMS还提供了一个开发工具包AS6500-QF_DK，帮助设计师减少他们基于as6500的项目推向市场的时间。该套件包括编程和pc的GUI软件，使用户能够配置和连接他们的启动和停止信号，并开始在几分钟内进行采样时间测量。
MAXREFDES70#来自Maxim
的MAXREFDES70 #是一个水流计。由于该设备的功耗非常低，它可以在不更换电池的情况下运行20年。
的MAXREFDES70 #马克西姆集成
在时间数字转换器被用于流量计之前，采用的是机械设备，这些设备都是由运动部件组成的。
MAXREFDES70#的核心是Maxim’sMAX35101time-to-digital转换器。该设备可以测量从20ps到8ms的时间段。它可以从一个单一的2.3 V到3.6 V电源运行。设计人员将欣赏用于数据记录的车载8 KB闪存。
该设备采用5mm x 5mm, 32针TQFP封装，工作温度范围在-40°C到+85°C。
德州仪器公司的TDC7200
的TDC7200德州仪器公司是电子秒表的另一个例子。它有两种范围模式，12 ns至500 ns和250 ns至8 ms。在任何一种模式下，它都有5个停站，因此用户可以比较多达5个间隔，如下图所示:
TDC7200。图片来源:德州仪器公司
该器件采用5.00 mm × 4.40 mm封装，工作温度范围为-40°C至85°C，功耗仅为0.5 μA。
TDC7200在设计时考虑到了激光雷达和流量测量。当机组与TDC1000模拟前端和MSP430的低功耗的微处理器，设计者有一个基础，所谓的“一个完整的TI超声波传感解决方案。”
的TDC7200EVM是一个模块，允许用户评估TDC7200时间数字转换器的操作和性能。它带有一个用户友好的图形用户界面(GUI)，以帮助设计师尽快将他们的产品推向市场。
你对时间-数字转换器有什么经验?请在评论中告诉我们。
