Bin-Size
Bin-Size Jitter, FWHM, RMS, Quantisierungsfehler
Eine aussagekräftige Bewertung der praktischen Auflösung von TDCs erfordert eine sorgfältige Prüfung der technischen Spezifikationen der verwendeten Geräte.
Bei Zeit-Digital-Wandlen 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.
Andererseits gibt es TDCs auf dem Markt, die im Gegensatz zu chronologic TDCs auf einem FPGA-implementierten Carry-Chain-Design basieren, und daher einen höheren Jitter aufweisen, der deutlich über der digitalen Auflösung liegt. In diesem Fall ist der Zeitjitter der begrenzende Faktor für die nutzbare Auflösung des TDC.
In unseren TDCs sind andere Jitterquellen kleiner als der Quantisierungsfehler. Daher wird der Messfehler für kurze Intervalle in unseren Geräten von der Bin-Größe dominiert.