Bin Size, Jitter und RMS

Die Bin-Size, der Jitter und der RMS-Messfehler sind wichtige Parameter, die bei der digitalen Erfassung von Zeitdaten eine Rolle spielen.

• Die Bin-Size bezieht sich auf die Breite der Zeitfenster, in welche die Daten während der Messung unterteilt werden. Je kleiner die Bin-Größe, desto höher ist die zeitliche Auflösung der Messung. Ist die Bin-Größe jedoch zu groß, kann es zu Überschneidungen der Daten zwischen den einzelnen Zeitfenstern kommen, was zu einer ungenauen Messung führt.
  

• Jitter bezeichnet die Abweichung der Zeit, die Daten benötigen, um in jedem Zeitfenster anzukommen. Bei hohem Jitter können die Daten in einem Schaltkreis unregelmäßig oder inkonsistent sein, was zu ungenauen Messungen führt. Jitter steht nicht in direktem Zusammenhang mit der Bin-Size und kann daher nicht direkt daraus berechnet werden. Jitter kann als Maß für die zeitliche Variabilität der erfassten Signalflanken betrachtet werden. Es gibt TDCs auf dem Markt, die zwar eine hohe Zeitauflösung bieten, aber einen hohen Jitter aufweisen, sodass die hohe Zeitauflösung zwar zunächst Eindruck macht, in der Praxis jedoch nicht von Nutzen ist. cronologic TDCs hingegen weisen ein so signifikant kleines Jitter auf, dass dieses im Verhältnis zur Bin-Size getrost vernachlässigt werden kann.
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• Der RMS-Messfehler bezieht sich auf die durchschnittliche Abweichung zwischen den tatsächlichen Werten der Eingangsdaten und den durch die Messung erzeugten Werten. Je geringer der RMS-Messfehler, desto genauer ist die Messung.

Bitte beachten Sie: Unsere High-End TDCs (wie z.B. der xHPTDC8 und der xTDC4) werden nicht auf FPGA-Plattformen implementiert, sondern mit dedizierten ASICs realisiert, die eine kontrollierte und hochgradig einheitliche Bin-Größe gewährleisten. Folglich sind die Restjitterbeiträge wesentlich geringer als der inhärente Quantisierungsfehler. Bei kurzen Zeitintervallen wird die Messunsicherheit daher vorwiegend von der Bin-Größe bestimmt. Unter diesen Bedingungen nähert sich der maximale Fehler etwa einer halben Bin, der quadratische Mittelwert (RMS) beträgt etwa 0,8 Bins und die Halbwertsbreite (FWHM) entspricht etwa 2 Bins.

Andererseits gibt es TDCs auf dem Markt, die im Gegensatz zu cronologic TDCs ein Carry-Chain-Design auf FPGA-Basis umsetzen und sich daher durch ein weit höheres Jitter auszeichnen, welches deutlich oberhalb der digitalen Auflösung liegt. In diesem Fall ist das Zeitjitter die limitierende Größe hinsichtlich der nutzbaren Auflösung des TDC.

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