PAT-7+ 时间：2025/12/28 12:22:57 阅读：10

PAT-7+ 是一款由 Acam Messelectronic GmbH 公司生产的高精度时间数字转换器（TDC, Time-to-Digital Converter）芯片，广泛应用于需要精确测量时间间隔的仪器和系统中。该芯片基于 A/C 时间测量技术，能够实现皮秒级（ps）的时间分辨率，适用于超声波流量计、激光测距、飞行时间（ToF）测量、工业自动化以及其他对时间精度要求极高的应用场景。PAT-7+ 是 PAT 系列中的增强型号，在性能、集成度和抗干扰能力方面相较于前代产品有显著提升。它集成了完整的信号调理电路、高精度 TDC 核心以及灵活的数字接口，支持多种工作模式，包括单次测量、多次平均、脉冲宽度测量等，极大地方便了系统设计人员在复杂环境下的应用开发。
　　PAT-7+ 采用先进的 CMOS 工艺制造，具备低功耗、高稳定性和强抗电磁干扰能力的特点。其内部集成了高压驱动输出功能，可以直接驱动超声波传感器，减少了外部元件数量，从而降低了整体系统成本和设计复杂度。此外，该芯片还内置温度传感器和校准机制，可在不同环境条件下保持测量精度的一致性。通过 SPI 或 I2C 接口与主控制器通信，支持配置各种参数如增益、滤波器设置、测量模式等，具有良好的可编程性和灵活性。

参数

制造商：Acam Messelectronic GmbH
　　类型：时间数字转换器（TDC）
　　分辨率：典型值 20ps（单次测量），可通过平均进一步提升
　　测量范围：可达 16.7ms
　　输入信号类型：差分或单端模拟信号
　　触发方式：上升沿/下降沿可选
　　接口类型：SPI, I2C
　　工作电压：3.0V ~ 5.5V
　　工作温度范围：-40°C ~ +85°C
　　封装形式：LQFP-48 或 QFN-48（具体以数据手册为准）
　　集成功能：高压脉冲驱动器、可编程增益放大器（PGA）、带通滤波器、温度传感器
　　最大采样率：取决于配置模式，支持高达每秒数千次测量
　　非线性误差：±50ps 典型值

特性

PAT-7+ 芯片的核心优势在于其卓越的时间测量精度和高度集成化的设计，使其成为高端时间间隔测量应用的理想选择。其时间数字转换器采用 A/C 测量原理，结合内部环形振荡器与延迟链技术，能够在无需外部高精度时钟源的情况下实现皮秒级分辨率。这种架构不仅提升了测量精度，而且增强了对外部时钟抖动的免疫能力，确保在复杂电磁环境中依然保持稳定性能。
　　该芯片集成了完整的前端信号处理链路，包括可编程增益放大器（PGA）、带通滤波器和比较器，能够有效提取微弱的回波信号并抑制噪声干扰，特别适合用于超声波流量计中接收远距离反射信号的应用场景。同时，PAT-7+ 内置高压脉冲发生器，可直接生成激励脉冲驱动超声换能器，省去了外部分立驱动电路，简化了PCB布局并提高了系统可靠性。
　　为了适应不同的应用需求，PAT-7+ 提供了多种测量模式，例如单发模式、连续测量模式、自动触发模式以及多周期平均模式，用户可以通过 SPI 或 I2C 接口灵活配置各项参数。此外，芯片内部集成了温度传感器，支持实时温度补偿，避免因环境温度变化导致的测量漂移问题，这对于长期运行的工业仪表尤为重要。
　　PAT-7+ 还具备强大的抗干扰能力和故障诊断功能，支持回波丢失检测、信号质量评估和自检模式，有助于提高系统的鲁棒性和维护便利性。其低功耗设计也使得该芯片适用于电池供电或绿色节能型设备。总体而言，PAT-7+ 凭借其高精度、高集成度、易用性和稳定性，已成为许多高要求时间测量系统的首选解决方案。

应用

PAT-7+ 主要应用于需要极高时间分辨率和稳定性的测量系统中，尤其是在超声波流量计领域表现突出，广泛用于智能水表、热量表、燃气表等民用和工业计量设备。在这些应用中，它通过精确测量超声波在流体中顺流和逆流传播的时间差来计算流速，进而得出流量数据，其皮秒级的分辨率保证了计量的高准确度和长期稳定性。
　　此外，PAT-7+ 也被用于激光测距和飞行时间（ToF）测距系统，利用光脉冲发射与接收之间的时间间隔进行距离计算，适用于机器人避障、无人机定高、工业定位等场合。由于其具备优异的抗噪声能力和宽动态范围，即使在弱信号或高背景噪声环境下也能可靠工作。
　　在科学研究和测试测量仪器中，PAT-7+ 常被用于精密时间间隔分析仪、原子钟同步装置、粒子探测器定时系统等高端设备中，作为关键的时间捕捉单元。其高线性度和低漂移特性确保了长时间运行下的数据一致性。
　　工业自动化领域的振动分析、材料厚度检测、液位测量等非接触式检测系统也越来越多地采用 PAT-7+ 实现高精度时间测量。得益于其丰富的接口选项和可配置功能，工程师可以快速构建定制化的测量模块，缩短产品开发周期。