ZHCSRN8 February   2023 TDC1000-Q1

PRODUCTION DATA  

  1. 特性
  2. 应用
  3. 说明
  4. 修订历史记录
  5. 引脚配置和功能
  6. 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议工作条件
    4. 6.4 热性能信息 #GUID-85677192-3B04-4958-89B0-56EA7EB89E00/APPNOTE_SPRA953
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 时序要求
    7. 6.7 开关特性
    8. 6.8 典型特性
  7. 参数测量信息
  8. 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 发送器信号路径
      2. 8.3.2 接收器信号路径
      3. 8.3.3 低噪声放大器 (LNA)
      4. 8.3.4 可编程增益放大器 (PGA)
      5. 8.3.5 接收器滤波器
      6. 8.3.6 用于生成 STOP 脉冲的比较器
        1. 8.3.6.1 阈值检测器和 DAC
        2. 8.3.6.2 过零检测比较器
        3. 8.3.6.3 事件管理器
      7. 8.3.7 共模缓冲器 (VCOM)
      8. 8.3.8 温度传感器
        1. 8.3.8.1 使用多个 RTD 进行温度测量
        2. 8.3.8.2 使用单个 RTD 进行温度测量
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1 飞行时间测量模式
        1. 8.4.1.1 模式 0
        2. 8.4.1.2 模式 1
        3. 8.4.1.3 模式 2
      2. 8.4.2 状态机
      3. 8.4.3 发送操作
        1. 8.4.3.1 发送脉冲数
        2. 8.4.3.2 TX 180° 脉冲移位
        3. 8.4.3.3 发送器阻尼
      4. 8.4.4 接收操作
        1. 8.4.4.1 单回波接收模式
        2. 8.4.4.2 多回波接收模式
      5. 8.4.5 时序
        1. 8.4.5.1 时序控制和频率调节 (CLKIN)
        2. 8.4.5.2 TX/RX 测量时序
      6. 8.4.6 飞行时间 (TOF) 控制
        1. 8.4.6.1 短 TOF 测量
        2. 8.4.6.2 标准 TOF 测量
        3. 8.4.6.3 具有电源消隐功能的标准 TOF 测量
        4. 8.4.6.4 共模基准稳定时间
        5. 8.4.6.5 TOF 测量间隔
      7. 8.4.7 均值计算和通道选择
      8. 8.4.8 错误报告
    5. 8.5 编程
      1. 8.5.1 串行外设接口 (SPI)
        1. 8.5.1.1 负片选 (CSB)
        2. 8.5.1.2 串行时钟 (SCLK)
        3. 8.5.1.3 串行数据输入 (SDI)
        4. 8.5.1.4 串行数据输出 (SDO)
    6. 8.6 寄存器映射
  9. 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 液位和流体识别测量
        1. 9.2.1.1 设计要求
        2. 9.2.1.2 详细设计过程
          1. 9.2.1.2.1 液位测量
          2. 9.2.1.2.2 流体识别
        3. 9.2.1.3 应用曲线
      2. 9.2.2 水流量计量
        1. 9.2.2.1 设计要求
        2. 9.2.2.2 详细设计过程
          1. 9.2.2.2.1 法规和精度
          2. 9.2.2.2.2 超声波流量计中的渡越时间
          3. 9.2.2.2.3 ΔTOF 精度要求计算
          4. 9.2.2.2.4 操作
        3. 9.2.2.3 应用曲线
    3. 9.3 电源相关建议
    4. 9.4 布局
      1. 9.4.1 布局指南
      2. 9.4.2 布局布线示例
  10. 10器件和文档支持
    1. 10.1 器件支持
      1. 10.1.1 开发支持
    2. 10.2 接收文档更新通知
    3. 10.3 支持资源
    4. 10.4 商标
    5. 10.5 静电放电警告
    6. 10.6 术语表
  11. 11机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

寄存器映射

注:
  • 除非另有说明,否则保留位必须写入 0。
  • 保留位和寄存器的读回值未指定,应丢弃。
  • 必须对建议值进行编程,不得在指示的地方对禁止值进行编程,以避免出现意外结果。

8.6.1 TDC1000-Q1 寄存器

表 8-4 列出了 TDC1000-Q1 的存储器映射寄存器。表 8-4 中未列出的所有寄存器地址都应视为保留的存储单元,并且不应修改寄存器内容。

表 8-4 TDC1000-Q1 寄存器
地址(十六进制) 缩写 寄存器名称 复位值 章节
0h CONFIG_0 配置 0 45h 请参阅此处
1h CONFIG_1 配置 1 40h 请参阅此处
2h CONFIG_2 配置 2 0h 请参阅此处
3h CONFIG_3 配置 3 3h 请参阅此处
4h CONFIG_4 配置 4 1Fh 请参阅此处
5h TOF_1 TOF-1 0h 请参阅此处
6h TOF_0 TOF-0 0h 请参阅此处
7h ERROR_FLAGS 错误标志 0h 请参阅此处
8h TIMEOUT Timeout 19h 请参阅此处
9h CLOCK_RATE 时钟速率 0h 请参阅此处


8.6.2 CONFIG_0 寄存器(地址 = 0h)[复位 = 45h]

返回表 8-4

图 8-27 CONFIG_0 寄存器
(MSB) 76543210 (LSB)
TX_FREQ_DIVNUM_TX
R/W-2hR/W-5h
图例:R/W = 读取或写入;R = 只读;R/W1C = 读取或写入 1 以清零
表 8-5 CONFIG_0 寄存器字段说明
字段类型复位说明
[7:5]TX_FREQ_DIV(1)R/W2h

TX 时钟和 T1 的分频器

0h:除以 2

1h:除以 4

2h:8 分频(默认设置)

3h:除以 16

4h:除以 32

5h:除以 64

6h:除以 128

7h:除以 256

[4:0]NUM_TXR/W5h

一个突发中 TX 脉冲的数量,范围为 0 至 31。

5h:5 个脉冲(默认设置)

有关时间周期 T1 的定义,请参阅时序控制和频率调节 (CLKIN)

8.6.3 CONFIG_1 寄存器(地址 = 1h)[复位 = 40h]

返回表 8-4

图 8-28 CONFIG_1 寄存器
(MSB) 76543210 (LSB)
RESERVEDNUM_AVGNUM_RX
R/W-1hR/W-0hR/W-0h
图例:R/W = 读取或写入;R = 只读;R/W1C = 读取或写入 1 以清零
表 8-6 CONFIG_1 寄存器字段说明
字段类型复位说明
[7:6]保留R/W1h

1h:保留(默认设置)

[5:3]NUM_AVGR/W0h

在秒表/MCU 中进行均值计算的测量周期数

0h:1 个测量周期(默认设置)

1h:2 个测量周期

2h:4 个测量周期

3h:8 个测量周期

4h:16 个测量周期

5h:32 个测量周期

6h:64 个测量周期

7h:128 个测量周期

[2:0]NUM_RXR/W0h

预期接收事件的数量

0h:不对事件进行计数(输出 32 个 STOP 脉冲)(默认设置)

1h:1 个事件(输出 1 个 STOP 脉冲)

2h:2 个事件(输出 2 个 STOP 脉冲)

3h:3 个事件(输出 3 个 STOP 脉冲)

4h:4 个事件(输出 4 个 STOP 脉冲)

5h:5 个事件(输出 5 个 STOP 脉冲)

6h:6 个事件(输出 6 个 STOP 脉冲)

7h:7 个事件(输出 7 个 STOP 脉冲)

8.6.4 CONFIG_2 寄存器(地址 = 2h)[复位 = 0h]

返回表 8-4

图 8-29 CONFIG_2 寄存器
(MSB) 76543210 (LSB)
VCOM_SELMEAS_MODEDAMPINGCH_SWPEXT_CHSELCH_SELTOF_MEAS_MODE
R/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0h
图例:R/W = 读取或写入;R = 只读;R/W1C = 读取或写入 1 以清零
表 8-7 CONFIG_2 寄存器字段说明
字段类型复位说明
[7]VCOM_SELR/W0h

共模电压基准控制

0h:内部(默认设置)

1h:外部

[6]MEAS_MODER/W0h

AFE 测量类型

0h:飞行时间测量(默认设置)

1h:温度测量

[5]DAMPINGR/W0h

TX 突发阻尼

0h:禁用阻尼(默认设置)

1h:启用阻尼

[4]CH_SWPR/W0h

工作模式 2 下自动交换通道。如果 EXT_CHSEL = 1,则忽略该设置。

0h:禁用自动通道交换(默认设置)

1h:启用自动通道交换

[3]EXT_CHSELR/W0h

通过 CHSEL 引脚选择外部通道

0h:禁用外部通道选择(默认设置)。

1h:启用外部通道选择

EXT_CHSEL = 1 会覆盖 CH_SWP 和 CH_SEL 设置。

[2]CH_SELR/W0h处于工作状态的 TX/RX 通道对。

0h:通道 1(默认设置)

1h:通道 2

有关通道定义,请参阅飞行时间测量模式。如果 EXT_CHSEL = 1,则忽略该设置。

[1:0]TOF_MEAS_MODER/W0h

飞行时间测量模式

0h:模式 0(默认设置)

1h:模式 1

2h:模式 2

3h:保留

8.6.5 CONFIG_3 寄存器(地址 = 3h)[复位 = 3h]

返回表 8-4

图 8-30 CONFIG_3 寄存器
(MSB) 76543210 (LSB)
RESERVEDTEMP_MODETEMP_RTD_SELTEMP_CLK_DIVBLANKINGECHO_QUAL_THLD
R/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-3h
图例:R/W = 读取或写入;R = 只读;R/W1C = 读取或写入 1 以清零
表 8-8 CONFIG_3 寄存器字段说明
字段类型复位说明
[7]保留R/W0h

0h:保留(默认设置)

[6]TEMP_MODER/W0h

温度测量通道

0h:测量 REF、RTD1 和 RTD2(默认设置)

1h:测量 REF 和 RTD1

[5]TEMP_RTD_SELR/W0h

RTD 类型

0h:PT1000(默认设置)

1h:PT500

[4]TEMP_CLK_DIVR/W0h

用于温度模式的时钟分频器

0h:8 分频(默认设置)

1h:使用 TX_FREQ_DIV

[3]BLANKINGR/W0h

标准 TOF 测量中的电源消隐。消隐长度由 TIMING_REG 字段控制(请参阅具有电源消隐功能的标准 TOF 测量)。

0h:禁用电源消隐(默认设置)

1h:启用电源消隐

[2:0]ECHO_QUAL_THLDR/W3h

关于 VCOM 的回波鉴定 DAC 阈值电平

0h:-35 mV

1h:-50 mV

2h:-75 mV

3h:-125 mV(默认)

4h:-220 mV

5h:-410 mV

6h:-775 mV

7h:-1500 mV

8.6.6 CONFIG_4 寄存器(地址 = 4h)[复位 = 1Fh]

返回表 8-4

图 8-31 CONFIG_4 寄存器
(MSB) 76543210 (LSB)
RESERVEDRECEIVE_
MODE
TRIG_EDGE_
POLARITY
TX_PH_SHIFT_POS
R/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-1Fh
图例:R/W = 读取或写入;R = 只读;R/W1C = 读取或写入 1 以清零
表 8-9 CONFIG_4 寄存器字段说明
字段类型复位说明
[7]保留R/W0h

0h:保留(默认设置)

[6]RECEIVE_MODER/W0h

接收回波模式

0h:单回波(默认设置)

1h:多回波

[5]TRIG_EDGE_POLARITYR/W0h

触发边沿极性

0h:上升沿(默认设置)

1h:下降沿

[4:0]TX_PH_SHIFT_POSR/W1Fh

TX 180° 脉冲移位位置,范围为 0 至 31。

1Fh:位置 31(默认设置)

TI 不建议将 TX_PH_SHIFT_POS 设置为 0 或 1。

8.6.7 TOF_1 寄存器(地址 = 5h)[复位 = 0h]

返回表 8-4

图 8-32 TOF_1 寄存器
(MSB) 76543210 (LSB)
PGA_GAINPGA_CTRLLNA_CTRLLNA_FBTIMING_REG[9:8]
R/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0h
图例:R/W = 读取或写入;R = 只读;R/W1C = 读取或写入 1 以清零
表 8-10 TOF_1 寄存器字段说明
字段类型复位说明
[7:5]PGA_GAINR/W0h

PGA 增益

0h:0dB(默认设置)

1h:3dB

2h:6dB

3h:9dB

4h:12dB

5h:15dB

6h:18dB

7h:21dB

[4]PGA_CTRLR/W0h

PGA 控制

0h:处于运行状态(默认设置)

1h:绕过并断电

[3]LNA_CTRLR/W0h

LNA 控制

0h:处于运行状态(默认设置)

1h:绕过并断电

[2]LNA_FBR/W0h

LNA 反馈模式

0h:电容反馈(默认设置)

1h:电阻反馈

[1:0]TIMING_REG[9:8]R/W0h

TIMING_REG 字段的 2 个最高有效位(请参阅标准 TOF 测量具有电源消隐功能的标准 TOF 测量

0h:0(默认值)

8.6.8 TOF_0 寄存器(地址 = 6h)[复位 = 0h]

返回表 8-4

图 8-33 TOF_0 寄存器
(MSB) 76543210 (LSB)
TIMING_REG[7:0]
R/W-0h
图例:R/W = 读取或写入;R = 只读;R/W1C = 读取或写入 1 以清零
表 8-11 TOF_0 寄存器字段说明
字段类型复位说明
[7:0]TIMING_REG[7:0]R/W0h

TIMING_REG 字段的 8 个最低有效位(请参阅标准 TOF 测量具有电源消隐功能的标准 TOF 测量

0h:0(默认值)

8.6.9 ERROR_FLAGS 寄存器(地址 = 7h)[复位 = 0h]

返回表 8-4

图 8-34 ERROR_FLAGS 寄存器
7 (MSB)6543210 (LSB)
RESERVEDERR_
SIG_WEAK
ERR_NO_SIGERR_
SIG_HIGH
R-0hR-0hR/W1C-0R/W1C-0
图例:R/W = 读取或写入;R = 只读;R/W1C = 读取或写入 1 以清零
表 8-12 ERROR_FLAGS 寄存器字段说明(1)(2)
字段类型复位说明
[7:3]RESERVEDR0h

0h:保留(默认设置)

[2]ERR_SIG_WEAKR0h

1h:接收到的合格过零数小于 NUM_RX 字段中设置的预期数,并且发生超时。

[1]ERR_NO_SIGR/W1C0h

1h:未接收到信号且发生超时。

向该字段写入 1 会重置状态机,停止活动测量并使器件返回到睡眠或就绪模式,并且在测量模式 2 下重置均值计数器和自动通道选择。

[0]ERR_SIG_HIGHR/W1C0h

1h:接收到的回波振幅超过比较器输入端的最大回波鉴定阈值。仅当 ECHO_QUAL_THLD = 0x07 时才报告该错误。

向该字段写入 1 将重置所有错误标志并将 ERRB 引脚重置为高电平。

TI 建议在开始新测量之前读取错误状态寄存器或 ERRB 引脚。
在开始新的测量之前,应清除所有错误标志。

8.6.10 TIMEOUT 寄存器(地址 = 8h)[复位 = 19h]

返回表 8-4

图 8-35 TIMEOUT 寄存器
(MSB) 76543210 (LSB)
RESERVEDFORCE_
SHORT_TOF
SHORT_TOF_BLANK_PERIODECHO_
TIMEOUT
TOF_TIMEOUT_CTRL
R/W-0hR/W-0hR/W-3hR/W-0hR/W-1h
图例:R/W = 读取或写入;R = 只读;R/W1C = 读取或写入 1 以清零
表 8-13 TIMEOUT 寄存器字段说明
字段类型复位说明
[7]保留R/W0h

0h:保留(默认设置)

[6]FORCE_SHORT_TOFR/W0h

短飞行时间控制

0h:禁用(默认设置)

1h:强制进行短飞行时间测量

[5:3]SHORT_TOF_BLANK_PERIOD(1)R/W3h

短飞行时间短消隐周期(请参阅短 TOF 测量

0h:8 × T0

1h:16 × T0

2h:32 × T0

3h:64 × T0(默认设置)

4h:128 × T0

5h:256 × T0

6h:512 × T0

7h:1024 × T0

[2]ECHO_TIMEOUTR/W0h

回波接收超时控制(请参阅TOF 测量间隔

0h:启用回波超时(默认设置)

1h:禁用超时

[1:0]TOF_TIMEOUT_CTRL(1)R/W1h

回波侦听窗口超时(请参阅TOF 测量间隔

0h:128 × T0

1h:256 × T0(默认设置)

2h:512 × T0

3h:1024 × T0

有关时间周期 T0 的定义,请参阅时序控制和频率调节 (CLKIN)

8.6.11 CLOCK_RATE 寄存器(地址 = 9h)[复位 = 0h]

返回表 8-4

图 8-36 CLOCK_RATE 寄存器
(MSB) 76543210 (LSB)
RESERVEDCLOCKIN_DIVAUTOZERO_PERIOD
R/W-0hR/W-0hR/W-0h
图例:R/W = 读取或写入;R = 只读;R/W1C = 读取或写入 1 以清零
表 8-14 CLOCK_RATE 寄存器字段说明(1)
字段类型复位说明
[7:3]保留R/W0h

0h:保留(默认设置)

[2]CLOCKIN_DIV(1)R/W0h

用于生成 T0的 CLKIN 分频器

0h:1 分频(默认设置)

1h:除以 2

[1:0]AUTOZERO_PERIOD(1)R/W0h

接收器自动置零周期

0h:64 × T0(默认设置)

1h:128 × T0

2h:256 × T0

3h:512 × T0

有关时间周期 T0 的定义,请参阅时序控制和频率调节 (CLKIN)