А схема именно та, которую вы приводили? АЦП какой? Отрицательное питание есть?

Да, и какая тактовая частота и какая ПЛИС?

тестовый пример работы реального измерителя

Схема именно та. АЦП внутри микроконтроллера STM32F207, 12 разрядов, в расчетах слежения использую все, а как результат измерения использую 10. Отрицательное питание в данном узле не использую.
ПЛИС Altera Cyclone III. Частота 250 МГц.
Измерения получаются шумные, видно по... в-общем, видно. Измеряю интервал 4 ns (в пределах между первым и вторым тактами ПЛИС).
В данный момент меня озадачило моделирование в LTspice (см. картину). После окончания заряда, когда ключ S1 замыкается, почему-то появляется большой ток, который разряжает конденсатор! Нашел спасение в резисторах, если вместо 5 Ом поставить 50. Чудо.
А при идеальных диодах такого явления нет. А при других - всех, что пробовал - есть!

Может кому полезно будет- TDC (аналоговая часть преобразователя время-код) из LeCroy WR2. Есть еще схемы преобразователей от текстроникса, SRS. Для минимизации влияния внутреннего джиттера ПЛИС или VLSI даже сейчас строятся на мелкой рассыпухе типа PECL.

Это не чудо - это норма, почему и не стоит использовать диодный коммутатор. Разряд емкости связан с зарядом переключения диода. Т.е. чтобы диод закрылся - нужно рассосать носители, которые накопились внутри. А для этого следует некоторое время пропускать инверсный ток, который и разряжает емкость, пока диод не закроется.

Грубо оценить заряд переключения можно помножив начальный ток на время рассасывания. Т.е. при токе 10 мА и времени рассасывания 4 нс получим, примерно, 40 пикокулон. На емкости 150 пф этот заряд вызовет перепад напряжения примерно 250 мВ, что похоже на то, что вы наблюдаете.

Но это не шум преобразователя, эта величина примерно постоянна и дает только смещение.


А какая реальная точность требуется? И если можно, расскажите поподробнее про наблюдаемый шум.

Насчет диодов согласен. Эту схему раньше не симулировал, был впечатлен. В реальном приборе такого не замечал, но там не очень-то и присунешь пробник - емкость увеличивается.
На быстрых диодах, примерно, половина заряда конденсатора остается, согласно симулированию. Не так уж плохо.
На транзисторах раньше тоже делал, не такую, как khach показал, но тоже не слабую транзисторов на 10. Заряд-разряд, компаратор, заполнение импульсами.
Попробовал вчера на транзисторах простенькую схему симулировать, получилось хуже диодов. Задвинул в долгий ящик.
Сдвиг - не шум, конечно. Шум проявляется, когда использую результаты измерения. Мне хватило бы 8 разрядов, замахнулся на 10. Скажем так, работает. Но хотелось бы (еще) лучше.
Если использовать 8 разрядов из 12, можно коды на переходах 8-го разряда отбрасывать, почище будет...

Наверное детали взял неправильные. Набросал простенький ТАС на диапазон, примерно, 10 нс. Это только скелет, ессно. Использовал питание 10 В, без него неудобно. Вот схемка.

Это - общая картинка, оставлено время для оцифровки АЦП. На нижнем графике - импульсы Reset и Pulse, на втором - напряжения на базах дифкаскада, на третьем - ток правого транзистора дифкаскада, на верхнем - напряжение на емкости. Собственно заряд - на 200 нс, длительность порядка 10 нс. Reset подан вначале и в конце.

А это растяжка зоны заряда емкости, графики те же.

Двухзатворный полевик для разряда использовал для снижения наброса заряда при коммутации.

Да, хочу предупредить, модель BFG31 в библиотеке Orcad - битая, там нарисован npn, а не pnp. Лучше стащить ее прямо от изготовителя (NXP), она там выложена.

Попробовал еще раз. Оказалось, я перепутал полярность у импульса заряда (транзистор-то инвертирует сигнал). Буду продолжать, позже покажу результат...

Хочу понять.
Симулирую схему. Вижу чудо. Напряжение пилы V(saw) всегда ниже напряжения на анодах диодов V(an). Откуда же берется отрицательный ток через диод D1 в момент его закрывания? Это так реально работает диод, как батарейка, или так Spice симулирует? Как выше писали, это время рассасывания зарядов в диоде.

Ага, пока заряд в диоде не рассосется, диод работает как закоротка.

Здесь уже не как закоротка, а в обратную сторону ток попер. Считаю это особенностью спайс-симуляции.
Подумал минуту. А почему бы и нет...? Напряжение на одном конце конденсатора ускоряется в сторону уменьшения (производная отрицательная). Ток - отрицательный.

Хочу отказаться от этой схемы. Но перед этим решил попробовать улучшить. Не вышло. Слишком много нелинейностей вылазит, и все из-за диодов.
На показанной выше картине все видно.

Если заряд не рассосался диод будет проводить ток в обоих направлениях. Именно это и видно на вашей модели.

Поэтому граздо правильнее использовать не диоды, а дифкаскад.

Попробуйте схему, которую я приводил несколькими постами выше. Станет намного лучше.

Да-да, я уже давно попробовал. Все работает замечательно. Но на тех платах, что уже выпускаются, думал подправить схему с диодами.

Вот попалась схема TDC от более старого Лекроя. Разрешение 10ps (или 12.5ps) в зависимости от частоты клока. Интресно, что конденсатор включен дифференицально между токовыми ключами. Кто-нибудь такую схему мучал, и что будет, если на конденсатор посадить дифференциально быстрый компаратор? Т.е сделать полностью симметричную схему.

Такую не видел, а ту, что вы раньше показывали, с кучей транзисторов - токовых зеркал - на ту похожую делал, давно.
В этой схеме просто конденсатор подвесили не на землю, а на потенциал, тремя диодами созданный. Понадобилось им уровень поднять. На левом конце конденсатора напряжение не скачэ. В-общем, как в той, предыдущей схеме.