Convertidor de tiempo a valor digital con un microcontrolador.
Fecha
2020-10
Autores
Puentes Conde, Geu Misael
Título de la revista
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Título del volumen
Editor
Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
Resumen
Un TDC (TDC Time to Digital Converter, por sus siglas en inglés) es un componente electrónico utilizado en sistemas que requieren medir intervalos de tiempo con gran exactitud, precisión y resolución. La función de un TDC es convertir información del domino temporal a una representación digital. La tendencia actual son los sistemas de medida portables, compactos, de bajo costo y bajo consumo de energía. Hoy en día, un TDC de alta resolución implementado con un procesador digital de bajas prestaciones, por ejemplo, un MCU de propósito general se encuentra limitado directamente por la falta de resolución del reloj de referencia, inferior a 40 MHz. Sin embargo, en la literatura se han propuesto técnicas cuasi-digitales para minimizar este problema, por ejemplo, la técnica de estiramiento de tiempo por interpolación analógica y/o digital. En esta tesis se presenta el desarrollo de un TDC de alta resolución, la solución propuesta es una mejora a la técnica de estiramiento por división de tiempo presentada en la literatura. El TDC se implementó con un MCU de 16 bits de propósito general u oscilación media, dos interpoladores analógicos y la combinación de componentes discretos. La resolución experimental, para un intervalo de tiempo de 10 µs a 16 ms, fue de 4 ns a través de un reloj de referencia de 4 MHz, resolución similar a la de un contador digital a 240 MHz. Esto, quiere decir, que se logró incrementar la resolución del reloj de referencia del MCU en un factor de 60. El costo del prototipo fue aproximadamente $30 dólares, un tamaño de 60 × 60 mm. Sus principales áreas de aplicación son: instrumentación electrónica portable, medición de distancia por láser, medición ultrasónica, analizadores lógicos, fasometros, osciloscopios, entre otras.
Descripción
Un TDC (TDC Time to Digital Converter, por sus siglas en inglés) es un componente electrónico utilizado en sistemas que requieren medir intervalos de tiempo con gran exactitud, precisión y resolución. La función de un TDC es convertir información del domino temporal a una representación digital. La tendencia actual son los sistemas de medida portables, compactos, de bajo costo y bajo consumo de energía. Hoy en día, un TDC de alta resolución implementado con un procesador digital de bajas prestaciones, por ejemplo, un MCU de propósito general se encuentra limitado directamente por la falta de resolución del reloj de referencia, inferior a 40 MHz. Sin embargo, en la literatura se han propuesto técnicas cuasi-digitales para minimizar este problema, por ejemplo, la técnica de estiramiento de tiempo por interpolación analógica y/o digital. En esta tesis se presenta el desarrollo de un TDC de alta resolución, la solución propuesta es una mejora a la técnica de estiramiento por división de tiempo presentada en la literatura. El TDC se implementó con un MCU de 16 bits de propósito general u oscilación media, dos interpoladores analógicos y la combinación de componentes discretos. La resolución experimental, para un intervalo de tiempo de 10 µs a 16 ms, fue de 4 ns a través de un reloj de referencia de 4 MHz, resolución similar a la de un contador digital a 240 MHz. Esto, quiere decir, que se logró incrementar la resolución del reloj de referencia del MCU en un factor de 60. El costo del prototipo fue aproximadamente $30 dólares, un tamaño de 60 × 60 mm. Sus principales áreas de aplicación son: instrumentación electrónica portable, medición de distancia por láser, medición ultrasónica, analizadores lógicos, fasometros, osciloscopios, entre otras.
Palabras clave
Convertidor de tiempo a valor digital., Divisor de tiempo., Interpolador analógico., Estiramiento de tiempo., Microcontrolador.