Time-to-Digital-Converter

Time-to-Digital-Converter (TDC) sind elektronische Baugruppen, die kurze Zeitintervalle messen und in eine digitale Ausgabe umwandeln. Streng genommen fallen darunter auch einfache Intervallzähler. Es ist jedoch üblich, nur dann von einem TDC zu sprechen, wenn die Zeitauflösung besser ist als sich direkt mit Zählern erreichen lässt. Derzeit ist dies ab einer Auflösung von etwa 1ns der Fall.

Single-Hit-TDCs

Ein Single-Hit-TDC ist nach einer Messung nicht sofort wieder Einsatzbereit, sondern hat eine Totzeit die im Vergleich zum gemessenen Interval relativ hoch ist. Wenn diese Einschränkung akzeptabel ist, z.B. in der Triggerlogik eines Oszilloskops, kann die Zeitmessung indirekt erfolgen und eine höhere Auflösung erreicht werden. Derzeit bis hinunter zu etwa 100 Femtosekunden.

Multi-Hit-TDCs

Wenn mehrere Ereignisse sehr dicht hintereinander gemessen werden müssen, kommen in der Regel Techniken zum Einsatz, die einen Taktzyklus direkt interpolieren. Oft über selbstkalibrierende Gatterverzögerungsketten. Solche TDCs erreichen Auflösungen bis hinunter zu etwa 10 Picosekunden.

Ein solcher TDC gibt nicht die Größe eines einzelnen Zeitintervals aus, sondern eine Liste mit Pulsankunftzeiten.

Einsatzgebiete für Multi-Hit-TDCs sind z.B.:

• Massenspektrometer
• LIDAR
• experimentelle Grundlagenforschung, insbesondere Atomphysik.
• Zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung

Bauformen

Als Time-to-Digital-Converter bezeichnet man sowohl integrierte Schaltkreise, diskret aufgebaute Schaltungsteile, Systemkomponenten, (z.B. PC-Einsteckkarten) als auch Stand-Alone-Messgeräte. Letztere werden in der Regel als Time-Interval-Counter bezeichnet.

Integrierte TDC-Schaltkreise stellen in Deutschland die Firmen ACAM und MSC in Stutensee/Karlsruhe her.

Deutsche Hersteller von TDC-Einsteckkarten für PCs sind cronologic, FastComTec, PicoQuant und Becker-Hickl.