Wetenschappers KH Kempen en KU Leuven ontwikkelen tijd-digitaalomzetter met een precisie van 5,6 biljoensten van een seconde. De chip zal worden gebruikt in een meetsysteem in de MYRRHA-kernreactor van het SCK-CEN.
Wetenschappers KH Kempen en KU Leuven ontwikkelen tijd-digitaalomzetter met een precisie van 5,6 biljoensten van een seconde. De chip zal worden gebruikt in een meetsysteem in de MYRRHA-kernreactor van het SCK-CEN.
Een Time to Digital Converter of TDC is een chip die het tijdsverschil meet tussen twee gebeurtenissen. TDC’s worden gebruikt in nauwkeurige meetsystemen en hoogfrequente communicatiesystemen. Prof. Leroux van KH Kempen, Prof. Steyaert van KU Leuven en doctorandus ir. Ying Cao van de onderzoeksgroep RELIC ontwikkelden een TDC-chip met een resolutie van 5,6 picoseconde ofwel 5,6 biljoenste van een seconde. Ze stelden de chip voor op de International Solid-State Circuits Conference in San Francisco.
Bijzonder is dat de nieuwe TDC de Delta-Sigamtechniek gebruikt, die ook gebruikt wordt in analoog-digitaalomzetters, bijvoorbeeld om analoge muziek te converteren naar digitale muziek zoals mp3’s. Deze techniek is echter moeilijk toe te passen in een tijd-digitaalomzetter. Het probleem is dat de chip tussentijds zijn toestand moet kunnen onthouden. Dan is het moeilijk om precieze tijdsmetingen te verkrijgen.
De Belgische wetenschappers losten dit probleem op door drie Delta-Sigmaomzetters in de chip te integreren. Elke omzetter meet en corrigeert de fout van de vorige. Op die manier werd een resolutie bereikt van 5,6 picoseconde. Nog een voordeel is dat de nieuwe TDC slechts 1,7 mW verbruikt, zodat de schakeling ook in allerlei mobiele toepassingen kan worden gebruikt. De chip is echter op de eerste plaats bedoeld voor het LIDAR (LIght Detection And Ranging of Laser Imaging Detection And Ranging) -meetsysteem van de MYRRHA-onderzoeksreactor van het SCK-CEN. De chip is bijzonder goed bestand tegen ioniserende straling (radioactiviteit) en moet zelfs na een extreem hoge stralingsdosis van 5 megaGray slechts enkele picoseconden aan nauwkeurigheid inboeten. Belangrijke Europese agentschappen, zoals CERN in Genève, hebben hun interesse in de technologie al bevestigd.
