测距望眼镜，激光测距用高精度时间测量MS1003详细参数

鑫邦旺电子科技 · 发表于 2022-5-5 22:55

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本帖最后由 Heaven_1 于 2022-5-7 09:58 编辑

MS1003简述

MS1003 是一款高精度时间测量(TDC)电路，对比 MS1002 具有更高的精度和更小的封装，适合于高精度小封装的应用领域。MS1003 具有双通道、多脉冲的采样能力、高速 SPI 通讯、多种测量模式，适合于激光雷达和激光测距。

主要特点

1.双通道单精度模式 46ps

2.单通道双精度模式 23ps

3.非校准单精度测量范围 14ns(0ns)至 16μs

4.非校准双精度测量范围 16ns(0ns)至 16μs

5.校准单精度测量范围 14ns(0ns)至 4μs

6.校准双精度测量范围 16ns(0ns)至 2μs

7.10ns 最小脉冲间隔，双通道最多可接收 20 个脉冲

8. 4 线 SPI 通信接口

9.工作电压 2.5V 至 3.6V

10.工作温度-40°C 至+100°C

11. QFN20 封装

应用

激光雷达

激光测距

脉冲测量

MS1003封装

管脚图

内部框图

MS1003功能描述

SPI接口

MS1003 的 SPI 接口是与４线制 SPI 兼容的，它需要一个 SerialSelectNot (SSN)信号，从而不能够工作在 3-线制 SPI 接口。

电源电压

为了达到最佳测量效果，好的电源非常重要。电源应该具有高电容性和低电感性。MS1003 提供两对电源供应端口:VCC - I/O 供电电压，VDD - 内核供电电压。

所有的 Ground 引脚都应该连接到印刷电路板的地层上。 VCC 和 VDD 应该通过一个电池或者固定的线性电压调节器给出。不要应用开关式的调节器，避免由于 IO 电压引起的干扰。

时间数字转换器能够有好的测量效果，完全取决于好的电源供电。芯片测量主要是脉冲式的电流，因此一个充足的双通滤波非常重要：VCC 47 μF （最小 22 μF），VDD 100 μF（最小 22 μF）。电压应用通过一个模拟的调节器给出，我们推荐不要使用开关式的电压调节。

时间测量

时间测量是通过一个 start 信号触发,通过内部防抖处理后，TDC 的门电路开始高速计数，直到 stop信号产生记录计数结果，达到 STOP 预期脉冲数后停止计数。

3.3V 和 25°C 时，MS1003 的单精度最小分辨率是 46ps。温度和电压对门电路的传播延时时间有很大的影响。通常是通过校准来补偿由温度和电压变化而引起的误差。在校准过程中，TDC 测量 0.5 个和 1.5 个时钟周期，相减后得一个时钟周期的 TDC 计数结果，即为校准值。测量范围受计数器大小的限制，以下是非校准模式下最大测量范围：tyy = 46 ps x 442368 ≈ 20 μs。

每一个输入端均可以被单独设置成上升沿、下降沿或上下沿同时触发有效。可通过设置寄存器的bit8-10 位(EG_START，NEG_STOP1,NEG_STOP2)和寄存器的 bit0-1 位(REFDGEx) 来选择触发沿。

时间测量结束后，MS1003 会自动将各个脉冲的测量结果顺序写到相应的结果寄存器，无需再进行寄存器操作设置，在计算结果的过程中先计算 STOP1 通道的脉冲，然后计算 STOP2 通道的脉冲，所以当使用单通道时，必须使用 STOP1。

测量流程图

快速初始化

MS1003 提供了快速初始化的功能。设置寄存器的 bit16(EN_FAST_INIT)= 1,中断标志会自动初始化TDC。因此在读出数据时 TDC 就已经准备好进行下次测量了。这种模式只适用于高速应用中。这对于只有一个 STOP 信号的非校准测量模式下尤其适合。在快速初始化模式下，状态寄存器的值永远是 0,所以无需再读状态寄存器。

典型应用图