TID

Ein Time-Interval Digitizer misst die Dauer zwischen zwei elektrischen Ereignissen und gibt diese Messung als digitalen Wert aus. In der Praxis bedeutet das: den genauen Zeitpunkt erfassen, wenn ein Signal ankommt, auf ein zweites Signal warten, dann die verstrichene Zeit berechnen und in Nanosekunden oder Mikrosekunden melden, je nach Auflösung des Gerätes. Das Ergebnis erscheint als Binär- oder Dezimalzahl, die ein Computer oder Datenlogger lesen und speichern kann.

TIDs sitzen an der Schnittstelle zwischen analogem Timing und digitaler Verarbeitung. Ein Signal geht am Start-Eingang ein, die interne Uhr beginnt zu zählen, ein Signal geht am Stop-Eingang ein, und die Uhr stoppt. Die aufgelaufene Zählung wird dann in einen Wert umgewandelt und in Ausgaberegistern gepuffert. Die Auflösung liegt typischerweise zwischen 100 Pikosekunden und 1 Nanosekunde bei hochwertigen Laborversionen, bei einfacheren Industriemodellen bei Mikrosekunden oder Millisekunden. Die Genauigkeit hängt von der Stabilität der Uhr ab; ein TID mit 10 MHz Taktfrequenz hat eine grundlegende Unsicherheit von etwa 100 Nanosekunden pro Messung.

Varianten und häufige Anwendungen

Einkanalige TIDs messen ein Start-Stop-Intervall pro Triggerzyklus. Mehrkanal-Versionen können mehrere Intervalle gleichzeitig messen, was in Kernphysik-Experimenten, Radarsystemen und Hochgeschwindigkeitsinstrumentierung nützlich ist, wenn mehrere Zeitbeziehungen in einem Ereignisfenster erfasst werden müssen. Einige TIDs haben Pile-up-Rejection, das Messungen verwirft, wenn ein zweiter Start-Impuls vor dem ersten Stop ankommt und mehrdeutige Ergebnisse verhindert. Andere bieten einstellbare Eingangsschwellen, um verrauschte Signale zu tolerieren.

Das Gerät kommt am häufigsten in der Teilchenerkennung, Photon-Timing, zeitkorreliertem Einzelphoton-Zählen (TCSPC) und präziser Ereignisfolgen-Aufzeichnung vor. In Industrieanwendungen messen TIDs Ausbreitungsverzögerungen in Kabeln, überprüfen Motor-Impuls-Timing und zeitstempeln Sensordaten zueinander. Sie überbrücken die Lücke zwischen analogen Phänomenen, die in Nanosekunden ablaufen, und digitalen Systemen, die in Taktzyklen arbeiten.

Fehler entstehen, wenn Eingangssignale langsam ansteigen oder Rauschen enthalten, was zu Mehrdeutigkeit beim Schwellenwertübergang führt. Temperaturabweichung im internen Oszillator oder in der Schaltung kann die Genauigkeit über Stunden oder Tage verschlechtern. Totzeit, die Zeit nach einer Messung, während der der TID keine neuen Start-Impulse annehmen kann, begrenzt die Messrate; moderne TIDs haben Totzeiten von Zehner- bis Hunderte-Nanosekunden.