JAJSPS5C October   2014  – February 2023 TDC1000

PRODUCTION DATA  

  1. 1 特長
  2. 2 アプリケーション
  3. 3 概要
  4. 4 改訂履歴
  5. 5 ピン構成および機能
  6. 6 仕様
    1. 6.1 絶対最大定格
    2. 6.2 ESD 定格
    3. 6.3 推奨動作条件
    4. 6.4 熱に関する情報 #GUID-85677192-3B04-4958-89B0-56EA7EB89E00/APPNOTE_SPRA953
    5. 6.5 電気的特性
    6. 6.6 タイミング要件
    7. 6.7 スイッチング特性
    8. 6.8 代表的特性
  7. 7 パラメータ測定情報
  8. 8 詳細説明
    1. 8.1 概要
    2. 8.2 機能ブロック図
    3. 8.3 機能説明
      1. 8.3.1 トランスミッタの信号パス
      2. 8.3.2 レシーバ信号パス
      3. 8.3.3 低ノイズ・アンプ (LNA)
      4. 8.3.4 プログラマブル・ゲイン・アンプ (PGA)
      5. 8.3.5 レシーバ・フィルタ
      6. 8.3.6 STOP パルス生成用のコンパレータ
        1. 8.3.6.1 スレッショルド検出器と DAC
        2. 8.3.6.2 ゼロクロス検出コンパレータ
        3. 8.3.6.3 イベント・マネージャ
      7. 8.3.7 同相バッファ (VCOM)
      8. 8.3.8 温度センサ
        1. 8.3.8.1 複数の RTD による温度測定
        2. 8.3.8.2 単一の RTD による温度測定
    4. 8.4 デバイスの機能モード
      1. 8.4.1 TOF 測定モード
        1. 8.4.1.1 モード 0
        2. 8.4.1.2 モード 1
        3. 8.4.1.3 モード 2
      2. 8.4.2 ステート・マシン
      3. 8.4.3 送信動作
        1. 8.4.3.1 送信パルスのカウント
        2. 8.4.3.2 TX の 180°パルス・シフト
        3. 8.4.3.3 トランスミッタのダンピング
      4. 8.4.4 RECEIVE 動作
        1. 8.4.4.1 シングル・エコー受信モード
        2. 8.4.4.2 マルチ・エコー受信モード
      5. 8.4.5 タイミング
        1. 8.4.5.1 タイミング制御と周波数スケーリング (CLKIN)
        2. 8.4.5.2 TX/RX 測定のシーケンスとタイミング
      6. 8.4.6 TOF (飛行時間) 制御
        1. 8.4.6.1 短い TOF 測定
        2. 8.4.6.2 標準 TOF 測定
        3. 8.4.6.3 パワー・ブランキングを使用する標準 TOF 測定
        4. 8.4.6.4 同相リファレンス電圧のセトリング・タイム
        5. 8.4.6.5 TOF 測定のインターバル
      7. 8.4.7 平均化とチャネル選択
      8. 8.4.8 エラー報告
    5. 8.5 プログラミング
      1. 8.5.1 シリアル・ペリフェラル・インターフェイス (SPI)
        1. 8.5.1.1 チップ・セレクト・バー (CSB)
        2. 8.5.1.2 シリアル・クロック (SCLK)
        3. 8.5.1.3 シリアル・データ入力 (SDI)
        4. 8.5.1.4 シリアル・データ出力 (SDO)
    6. 8.6 レジスタ・マップ
  9. 9 アプリケーションと実装
    1. 9.1 アプリケーション情報
    2. 9.2 代表的なアプリケーション
      1. 9.2.1 液位と液体の識別の測定
        1. 9.2.1.1 設計要件
        2. 9.2.1.2 詳細な設計手順
          1. 9.2.1.2.1 液位測定
          2. 9.2.1.2.2 液体識別
        3. 9.2.1.3 アプリケーション曲線
      2. 9.2.2 水流量測定
        1. 9.2.2.1 設計要件
        2. 9.2.2.2 詳細な設計手順
          1. 9.2.2.2.1 規制と精度
          2. 9.2.2.2.2 超音波流量計での伝搬時間差方式
          3. 9.2.2.2.3 ΔTOF の精度要件の計算
          4. 9.2.2.2.4 動作
        3. 9.2.2.3 アプリケーション曲線
    3. 9.3 電源に関する推奨事項
    4. 9.4 レイアウト
      1. 9.4.1 レイアウトのガイドライン
      2. 9.4.2 レイアウト例
  10. 10デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 10.1 デバイスのサポート
      1. 10.1.1 開発サポート
    2. 10.2 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    3. 10.3 サポート・リソース
    4. 10.4 商標
    5. 10.5 静電気放電に関する注意事項
    6. 10.6 用語集
  11. 11メカニカル、パッケージ、および注文情報

8.6 レジスタ・マップ

注:
  • 特に記述のない限り、予約済みビットには 0 を書き込む必要があります。
  • 予約済みビットおよびレジスタの読み戻し値は規定されていないため、破棄する必要があります。
  • 推奨値と禁止値が指定されている場合、予期しない結果を避けるため、推奨値は必ずプログラムし、禁止値はプログラムしてはいけません。

8.6.1 TDC1000 レジスタ

TDC1000 のメモリマップされたレジスタを、表 8-4 に示します。表 8-4 にないレジスタ・アドレスはすべて予約済みと見なし、レジスタ内容は変更しないでください。

表 8-4 TDC1000 レジスタ
アドレス (16 進) 略称 レジスタ名 リセット値 セクション
0h CONFIG_0 Config-0 45h ここを参照
1h CONFIG_1 Config-1 40h ここを参照
2h CONFIG_2 Config-2 0h ここを参照
3h CONFIG_3 Config-3 3h ここを参照
4h CONFIG_4 Config-4 1Fh ここを参照
5h TOF_1 TOF-1 0h ここを参照
6h TOF_0 TOF-0 0h ここを参照
7h ERROR_FLAGS エラー・フラグ 0h ここを参照
8h TIMEOUT タイムアウト 19h ここを参照
9h CLOCK_RATE クロック・レート 0h ここを参照


8.6.2 CONFIG_0 レジスタ (アドレス = 0h) [リセット = 45h]

表 8-4 に戻ります。

図 8-27 CONFIG_0 レジスタ
(MSB) 76543210 (LSB)
TX_FREQ_DIVNUM_TX
R/W-2hR/W-5h
凡例：R/W = 読み取りまたは書き込み、R = 読み取り専用、R/W1C = 読み取りまたは 1 を書き込むとクリア
表 8-5 CONFIG_0 レジスタのフィールドの説明
ビットフィールド種類リセット説明
[7:5]TX_FREQ_DIV(1)R/W2h

TX クロックと T1 の周波数デバイダ

0h：2 分周

1h：4 分周

2h：8 分周 (デフォルト)

3h：16 分周

4h：32 分周

5h：64 分周

6h：128 分周

7h：256 分周

[4:0]NUM_TXR/W5h

バースト内の TX パルスの数で、0～31 の範囲。

5h：5 パルス (デフォルト)

(1) 期間 T1 の定義については、「タイミング制御と周波数スケーリング (CLKIN)」を参照してください。

8.6.3 CONFIG_1 レジスタ (アドレス = 1h) [リセット = 40h]

表 8-4 に戻ります。

図 8-28 CONFIG_1 レジスタ
(MSB) 76543210 (LSB)
予約済みNUM_AVGNUM_RX
R/W-1hR/W-0hR/W-0h
凡例：R/W = 読み取りまたは書き込み、R = 読み取り専用、R/W1C = 読み取りまたは 1 を書き込むとクリア
表 8-6 CONFIG_1 レジスタのフィールドの説明
ビットフィールド種類リセット説明
[7:6]予約済みR/W1h

1h：予約済み (デフォルト)

[5:3]NUM_AVGR/W0h

ストップウォッチ / MCU で平均化する測定サイクルの数

0h：1 測定サイクル (デフォルト)

1h：2 測定サイクル

2h：4 測定サイクル

3h：8 測定サイクル

4h：16 測定サイクル

5h：32 測定サイクル

6h：64 測定サイクル

7h：128 測定サイクル

[2:0]NUM_RXR/W0h

予測される受信イベントの数

0h：イベントをカウントしない (32 個の STOP パルスを出力) (デフォルト)

1h：1 イベント (1 つの STOP パルスを出力)

2h：2 イベント (2 つの STOP パルスを出力)

3h：3 イベント (3 つの STOP パルスを出力)

4h：4 イベント (4 つの STOP パルスを出力)

5h：5 イベント (5 つの STOP パルスを出力)

6h：6 イベント (6 つの STOP パルスを出力)

7h：7 イベント (7 つの STOP パルスを出力)

8.6.4 CONFIG_2 レジスタ (アドレス = 2h) [リセット = 0h]

表 8-4 に戻ります。

図 8-29 CONFIG_2 レジスタ
(MSB) 76543210 (LSB)
VCOM_SELMEAS_MODEDAMPINGCH_SWPEXT_CHSELCH_SELTOF_MEAS_MODE
R/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0h
凡例：R/W = 読み取りまたは書き込み、R = 読み取り専用、R/W1C = 読み取りまたは 1 を書き込むとクリア
表 8-7 CONFIG_2 レジスタのフィールドの説明
ビットフィールド種類リセット説明
[7]VCOM_SELR/W0h

同相電圧リファレンスの制御

0h：内部 (デフォルト)

1h：外部

[6]MEAS_MODER/W0h

AFE の測定タイプ

0h：TOF 測定 (デフォルト)

1h：温度測定

[5]DAMPINGR/W0h

TX バースト・ダンピング

0h：ダンピングがディセーブル (デフォルト)

1h：ダンピングがイネーブル

[4]CH_SWPR/W0h

モード 2 動作時の自動チャネル交換。EXT_CHSEL = 1 なら、設定は無視されます。

0h：自動チャネル交換がディセーブル (デフォルト)

1h：自動チャネル交換がイネーブル

[3]EXT_CHSELR/W0h

CHSEL ピンによる外部チャネル選択

0h：外部チャネル選択がディセーブル (デフォルト)

1h：外部チャネル選択がイネーブル

EXT_CHSEL = 1 は、CH_SWP および CH_SEL 設定よりも優先されます。

[2]CH_SELR/W0hアクティブな TX/RX チャネル・ペア。

0h：チャネル 1 (デフォルト)

1h：チャネル 2

チャネルの定義については、「TOF 測定モード」を参照してください。EXT_CHSEL = 1 なら、設定は無視されます。

[1:0]TOF_MEAS_MODER/W0h

TOF 測定モード

0h：モード 0 (デフォルト)

1h：モード 1

2h：モード 2

3h：予約済み

8.6.5 CONFIG_3 レジスタ (アドレス = 3h) [リセット = 3h]

表 8-4 に戻ります。

図 8-30 CONFIG_3 レジスタ
(MSB) 76543210 (LSB)
予約済みTEMP_MODETEMP_RTD_SELTEMP_CLK_DIVBLANKINGECHO_QUAL_THLD
R/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-3h
凡例：R/W = 読み取りまたは書き込み、R = 読み取り専用、R/W1C = 読み取りまたは 1 を書き込むとクリア
表 8-8 CONFIG_3 レジスタのフィールドの説明
ビットフィールド種類リセット説明
[7]予約済みR/W0h

0h：予約済み (デフォルト)

[6]TEMP_MODER/W0h

温度測定チャネル

0h：REF、RTD1、RTD2 を測定 (デフォルト)

1h：REF と RTD1 を測定

[5]TEMP_RTD_SELR/W0h

RTD タイプ

0h：PT1000 (デフォルト)

1h：PT500

[4]TEMP_CLK_DIVR/W0h

温度モード用クロック・デバイダ

0h：8 分周 (デフォルト)

1h：TX_FREQ_DIV に従う

[3]BLANKINGR/W0h

標準の TOF 測定での電力ブランキング。ブランキングの長さは、TIMING_REG フィールドで制御されます (「パワー・ブランキングを使用する標準 TOF 測定」を参照)。

0h：電力ブランキングがディセーブル (デフォルト)

1h：電力ブランキングがイネーブル

[2:0]ECHO_QUAL_THLDR/W3h

VCOM を基準とするエコー認定 DAC のスレッショルド・レベル

0h：-35mV

1h：-50mV

2h：-75mV

3h：-125mV (デフォルト)

4h：-220mV

5h：-410mV

6h：-775mV

7h：-1500mV

8.6.6 CONFIG_4 レジスタ (アドレス = 4h) [リセット = 1Fh]

表 8-4 に戻ります。

図 8-31 CONFIG_4 レジスタ
(MSB) 76543210 (LSB)
予約済みRECEIVE_
MODE		TRIG_EDGE_
POLARITY		TX_PH_SHIFT_POS
R/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-1Fh
凡例：R/W = 読み取りまたは書き込み、R = 読み取り専用、R/W1C = 読み取りまたは 1 を書き込むとクリア
表 8-9 CONFIG_4 レジスタ・フィールドの説明
ビットフィールド種類リセット説明
[7]予約済みR/W0h

0h：予約済み (デフォルト)

[6]RECEIVE_MODER/W0h

受信エコー・モード

0h：シングル・エコー (デフォルト)

1h：マルチ・エコー

[5]TRIG_EDGE_POLARITYR/W0h

トリガ・エッジの極性

0h：立ち上がりエッジ (デフォルト)

1h：立ち下がりエッジ

[4:0]TX_PH_SHIFT_POSR/W1Fh

TX 180°のパルス・シフト位置で、範囲は 0～31。

1Fh：位置 31 (デフォルト)

TX_PH_SHIFT_POS を 0 または 1 に設定することはお勧めしません。

8.6.7 TOF_1 レジスタ (アドレス = 5h) [リセット = 0h]

表 8-4 に戻ります。

図 8-32 TOF_1 レジスタ
(MSB) 76543210 (LSB)
PGA_GAINPGA_CTRLLNA_CTRLLNA_FBTIMING_REG[9:8]
R/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0hR/W-0h
凡例：R/W = 読み取りまたは書き込み、R = 読み取り専用、R/W1C = 読み取りまたは 1 を書き込むとクリア
表 8-10 TOF_1 レジスタのフィールドの説明
ビットフィールド種類リセット説明
[7:5]PGA_GAINR/W0h

PGA ゲイン

0h：0dB (デフォルト)

1h：3dB

2h：6dB

3h：9dB

4h：12dB

5h：15dB

6h：18dB

7h：21dB

[4]PGA_CTRLR/W0h

PGA 制御

0h：アクティブ (デフォルト)

1h：バイパスして電源オフ

[3]LNA_CTRLR/W0h

LNA 制御

0h：アクティブ (デフォルト)

1h：バイパスして電源オフ

[2]LNA_FBR/W0h

LNA 帰還モード

0h：容量性帰還 (デフォルト)

1h：抵抗性帰還

[1:0]TIMING_REG[9:8]R/W0h

TIMING_REG フィールドの最上位 2 ビット (「標準 TOF 測定」および「パワー・ブランキングを使用する標準 TOF 測定」を参照)

0h：0 (デフォルト)

8.6.8 TOF_0 レジスタ (アドレス = 6h) [リセット = 0h]

表 8-4 に戻ります。

図 8-33 TOF_0 レジスタ
(MSB) 76543210 (LSB)
TIMING_REG[7:0]
R/W-0h
凡例：R/W = 読み取りまたは書き込み、R = 読み取り専用、R/W1C = 読み取りまたは 1 を書き込むとクリア
表 8-11 TOF_0 レジスタのフィールドの説明
ビットフィールド種類リセット説明
[7:0]TIMING_REG[7:0]R/W0h

TIMING_REG フィールドの最下位 8 ビット (「標準 TOF 測定」および「パワー・ブランキングを使用する標準 TOF 測定」を参照)

0h：0 (デフォルト)

8.6.9 ERROR_FLAGS レジスタ (アドレス = 7h) [リセット = 0h]

表 8-4 に戻ります。

図 8-34 ERROR_FLAGS レジスタ
7 (MSB)6543210 (LSB)
予約済みERR_
SIG_WEAK		ERR_NO_SIGERR_
SIG_HIGH
R-0hR-0hR/W1C-0R/W1C-0
凡例：R/W = 読み取りまたは書き込み、R = 読み取り専用、R/W1C = 読み取りまたは 1 を書き込むとクリア
表 8-12 ERROR_FLAGS レジスタのフィールドの説明(1)(2)
ビットフィールド種類リセット説明
[7:3]予約済みR0h

0h：予約済み (デフォルト)

[2]ERR_SIG_WEAKR0h

1h：受信および認定されたゼロクロスの数が、NUM_RX フィールドに設定された、予期していた数よりも小さいまま、タイムアウトが発生しました。

[1]ERR_NO_SIGR/W1C0h

1h：信号が受信されないまま、タイムアウトが発生しました。

このフィールドに 1 を書き込むと、ステート・マシンがリセットされ、アクティブな測定が停止されて、デバイスが SLEEP または READY モードに戻り、測定モード 2 で平均カウンタと自動チャネル選択がリセットされます。

[0]ERR_SIG_HIGHR/W1C0h

1h：受信したエコーの振幅が、コンパレータの入力で最大エコー認定スレッショルドを超えています。このエラーは、ECHO_QUAL_THLD = 0x07 の場合にのみ報告されます。

このフィールドに 1 を書き込むと、すべてのエラー・フラグがリセットされ、ERRB ピンが High にリセットされます。

(1) 新しい測定を開始する前に、エラー・ステータス・レジスタまたは ERRB ピンを読み出すことをお勧めします。
(2) 新しい測定を開始する前に、すべてのエラー・フラグをクリアする必要があります。

8.6.10 TIMEOUT レジスタ (アドレス = 8h) [リセット = 19h]

表 8-4 に戻ります。

図 8-35 TIMEOUT レジスタ
(MSB) 76543210 (LSB)
予約済みFORCE_
SHORT_TOF		SHORT_TOF_BLANK_PERIODECHO_
TIMEOUT		TOF_TIMEOUT_CTRL
R/W-0hR/W-0hR/W-3hR/W-0hR/W-1h
凡例：R/W = 読み取りまたは書き込み、R = 読み取り専用、R/W1C = 読み取りまたは 1 を書き込むとクリア
表 8-13 TIMEOUT レジスタのフィールドの説明
ビットフィールド種類リセット説明
[7]予約済みR/W0h

0h：予約済み (デフォルト)

[6]FORCE_SHORT_TOFR/W0h

短い TOF の制御

0h：ディセーブル (デフォルト)

1h：短い TOF 測定を強制

[5:3]SHORT_TOF_BLANK_PERIOD(1)R/W3h

短い TOF のブランキング期間 (「短い TOF 測定」を参照)

0h：8 × T0

1h：16 × T0

2h：32 × T0

3h：64 × T0 (デフォルト)

4h：128 × T0

5h：256 × T0

6h：512 × T0

7h：1024 × T0

[2]ECHO_TIMEOUTR/W0h

エコー受信タイムアウトの制御 (「TOF 測定のインターバル」を参照)

0h：エコーのタイムアウトがイネーブル (デフォルト)

1h：タイムアウトがディセーブル

[1:0]TOF_TIMEOUT_CTRL(1)R/W1h

エコーのリスニング・ウィンドウのタイムアウト (「TOF 測定のインターバル」を参照)

0h：128 × T0

1h：256 × T0 (デフォルト)

2h：512 × T0

3h：1024 × T0

(1) 期間 T0 の定義については、「タイミング制御と周波数スケーリング (CLKIN)」を参照してください。

8.6.11 CLOCK_RATE レジスタ (アドレス = 9h) [リセット = 0h]

表 8-4 に戻ります。

図 8-36 CLOCK_RATE レジスタ
(MSB) 76543210 (LSB)
予約済みCLOCKIN_DIVAUTOZERO_PERIOD
R/W-0hR/W-0hR/W-0h
凡例：R/W = 読み取りまたは書き込み、R = 読み取り専用、R/W1C = 読み取りまたは 1 を書き込むとクリア
表 8-14 CLOCK_RATE レジスタのフィールドの説明(1)
ビットフィールド種類リセット説明
[7:3]予約済みR/W0h

0h：予約済み (デフォルト)

[2]CLOCKIN_DIV(1)R/W0h

T0 を生成するための CLKIN デバイダ

0h：1 分周 (デフォルト)

1h：2 分周

[1:0]AUTOZERO_PERIOD(1)R/W0h

レシーバの自動ゼロクリア期間

0h：64 × T0 (デフォルト)

1h：128 × T0

2h：256 × T0

3h：512 × T0

(1) 期間 T0 の定義については、「タイミング制御と周波数スケーリング (CLKIN)」を参照してください。