Bin-Size

Die Bin-Größe (Bin Size) bezeichnet die Breite der diskreten Zeitintervalle, mit denen ein Time-to-Digital-Converter (TDC) gemessene Zeitabstände quantisiert. Sie definiert den kleinsten Zeitabstand, der digital dargestellt werden kann.

Bei Zeit-Digital-Wandlern ist die Bin-Size die Quantisierungseinheit für Zeitmessungen, sie beschreibt also die digitale Auflösung des TDC. Für die Bewertung der in der Praxis nutzbaren Auflösung reicht diese Größe allein jedoch nicht aus. Insbesondere ist hierbei das auftretende Zeitjitter von zentraler Bedeutung.

Unsere High-End-TDCs, wie beispielsweise xHPTDC8 und xTDC4, werden mit speziellen 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 durch die Bin-Größe bestimmt. Unter diesen Bedingungen nähert sich der maximale Fehler etwa einem halben Bin, der quadratische Mittelwert (RMS) beträgt etwa 0,8 Bins und die Halbwertsbreite (FWHM) entspricht etwa 2 Bins.
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Im Gegensatz dazu gibt es TDC-Architekturen, deren Jitter größer ist als ihre nominelle Bin-Größe. Im Gegensatz zu cronologic TDCs bzw. TimeTaggern basieren diese meist auf einem FPGA-implementierten Carry-Chain-Design. In solchen Systemen führt eine kleinere Bin-Größe allein nicht zu einer besseren Zeitauflösung, da die Messunsicherheit vom Jitter und nicht von der Quantisierung dominiert wird.

Die Bin-Größe sollte daher niemals isoliert als Maß für die Leistungsfähigkeit eines TDC betrachtet werden. Für die tatsächliche Messgenauigkeit sind ebenso Parameter wie Jitter, Differential Non-Linearity (DNL) und Integral Non-Linearity (INL) von entscheidender Bedeutung.

Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie auch in diesem Anwendungshinweis.

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