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　　如图2所示，TDC核心测量单元对START和STOP脉冲之间的时间间隔进行测量。每个门电路的传输延时典型值是65ps，TDC核心测量单元通过计数在STOP脉冲到来之前START信号通过的门电路个数来获得START与STOP信号之间的时间间隔。TDC-GP2芯片内部通过特殊的设计和布线方法来保证每个门电路的时间延迟严格一致，但这个时间延迟是会随供电电压和温度而变化的，因此TDC-GP2设计了一个参考时钟用来对门电路的延时进行校准，同时这个参考时钟也会在被测时间较长时参与时间测量。

　　由于TDC核心测量单元是对电信号通过的门电路个数进行计数，因此受计数器容量的限制它的时间测量范围是有限的，最多可测到1.8us，对于被测时间超过这个范围的应用，TDC-GP2则采取参考时钟测量和TDC核心测量单元相结合的方式来完成。如图3所示，TDC核心测量单元只测量TFC1和TFC2，而TCC则通过数参考时钟的周期数来完成测量，待测时间TSS便可通过如下计算获得：

　　每次测量完成后TDC-GP2可以自动对门电路的延时做校准测量，如图3中的Cal1和Cal2，TDC核心测量单元对参考时钟的周期进行测量，而参考时钟的周期是已知的，因此由测量结果可反推出来精确的门电路延时。以上的计算、校正都是TDC-GP2自动完成的，最终经过校正的测量结果将以参考时钟的周期为单位给出，以方便用户计算。

　　TDC-GP2的低功耗特性

　　TDC-GP2创新的测量机制决定了其低功耗的特性。从图3中可以看出，TDC-GP2在进行时间测量时，其耗电较大的核心测量单元并不总是在工作，它仅仅用于测量START信号上升沿到下一个参考时钟上升沿的时间(TFC1)，以及STOP信号上升沿到下一个参考时钟上升沿的时间(TFC2)，而中间大量的时间测量是由数参考时钟周期数来完成的。TDC核心测量单元工作时的耗电为15mA，非工作时的耗电小于150nA。由于TDC核心测量单元的工作时间在一次测量中所占时间比例极小，而且在管道流量测量中每次测量的时间一般为微秒级，因此TDC-GP2的平均功耗能达到极低的水平，以每秒钟测量两次为例，平均功耗能做到小于2uA。

　　TDC-GP2的脉冲发生器

　　TDC-GP2不但具有超低功耗的时间测量单元，还集成了用于驱动超声波换能器的脉冲发生器。通过寄存器的设置可对产生脉冲的频率、相位进行控制，一次最多可以产生连续15个脉冲。 脉冲发生器有FIRE1和FIRE2两个输出管脚，这两个输出管脚分别具有48mA的驱动能力，如果将其并联使用可以将驱动能力增加到96mA。对于小管径的流量测量来说，无需前端放大电路，可以直接用FIRE输出脉冲来驱动超声波换能器。

　　TDC-GP2在超声波流量计中的应用

　　TDC-GP2具有高精度的时间测量功能，分辨率达到65ps，为时差法流量计的应用提供了基本的测量保障;TDC-GP2的脉冲发生器在小管径的流量测量中可直接驱动超声波换能器，无需另外增加驱动芯片;TDC-GP2测量的低功耗特性使得流量计的整体功耗大幅降低，为电池供电设备提供了优良的解决方案。

关键词： 世强电讯 数字转换器 TDC-GP2 超声波流量计 热量表 时间测量 低功耗