Очень быстрый АЦП?, Ищу микросхемы Опции

[sK0T]

Возникло у меня желание очень точно фиксировать импульсы длительностью около 1 нс. Импульсы при этом надо ещё усилить, но для этого вроде есть интегральные усилители с дикими полосами пропускания (если кто что конкретное посоветует, тоже спасибо скажу).

Итак, в самом общем случае интересует АЦП с частотой дискретизации около двух гигагерц (в идеале должно быть больше) и разрядностью чем больше, тем лучше, но никак не меньше 16. Сформировалось у меня мнение, что хочу я чего-то нереального, так-ли это?

Всякие методы типа стробирования мне близки конечно и понятны, но в идеале хочется микросхему, что-бы с одной стороны вход, а с другой какое-нибудь FireWire800!

[falling_stone]

1.Начну с простого, с интерфейса. В подобной системе если не нужно обязательно внешнее устройство, я бы посоветовал использовать PCI-Express. Контроллеры посмотрите на www.plxtech.com.
2.Теперь что касается АЦП. Боюсь огорчить, но одного чипа делающего 16 бит при 2ГГц, не существует. На кремнии, из реально доставаемых, есть MAX105/MAX107 (www.maxim-ic.com), это 1-1.5ГГц, но что радует, полоса пропускания аналоговой части позволяет увеличить максимальную частоту выборки, оперируя несколькими АЦП параллельно. В Арсениде Галлия есть что-то сделанное для вояк порядка 12 бит, 2ГГц (честно, не могу вспомнить где я это видел, поищите в гугле, уверен, что найдете). Эти чипы существуют в виде монографий, тестовых образцов или, может, с какого-нибудь Пэтриотовского радара можно сковырнуть, если тайно подобраться к нему с паяльником. Интересная тенденция есть проявляющаяся сейчас в замене Арсенида Галлия Силицидом Германия (SiGe), в особенности в сфере АЦП/ЦАП, так как в SiGe аналоговая часть гораздо легче интегрируется с цифровой логикой, чем в GaAs. Например, фирма Agilent, в своих осциллографах Infinium применила SiGe чип состоящий из 40 (могу быть неточен) АЦП, работающих параллельно.
3.Чем больше частота аналогового сигнала на входе и требуемая разрядность, тем более чистым должен быть импульс, стробирующий выборку. (Смотрите jitter на форуме).
Всего доброго,
F.S.

[khach]

Скорее всего все очень грустно. Диодный семплирующий мост с полосой 1-2 Гига на диодах шоттки, а потом медленно и печально цифровать это на 1 мегагерце чемнибудь 16-битным от АД. Но как совместимы диодный мост и 16 бит -это еще вопрос.
Вариант 2 - как это сделано в осциллографах Текстроникса - аналоговое запоминающее устройство на 2 -4 килосемпла, а потом снова медленная оцифровка. Но там даже 8 бит разрешения с трудом получаеться. Теки кажется свои головки как ОЕМ модуля продавали.
Вариант третий - купить осцилл от Lecroy за десятки килобаксов.
Но это все равно максимум 10 бит.
У вас импульсы хоть повторяються во времени или это нечто псевдослучайное?

[Major]

Возникло у меня желание очень точно фиксировать импульсы длительностью около 1 нс. Импульсы при этом надо ещё усилить, но для этого вроде есть интегральные усилители с дикими полосами пропускания (если кто что конкретное посоветует, тоже спасибо скажу).

Итак, в самом общем случае интересует АЦП с частотой дискретизации около двух гигагерц (в идеале должно быть больше) и разрядностью чем больше, тем лучше, но никак не меньше 16. Сформировалось у меня мнение, что хочу я чего-то нереального, так-ли это?

Всякие методы типа стробирования мне близки конечно и понятны, но в идеале хочется микросхему, что-бы с одной стороны вход, а с другой какое-нибудь FireWire800!

Это фантастика
Даже 12 бит на такой скорости - это фантастика.
Пока в памяти горяче, оценил неустанимую помеху ипа фазового шума генератора клока: для житера всего 100 фемто секунд максимально что можно отжать на 1ГГц - это 10 бит.
И это только те чудеса которые можно с ходу оценить.

Вопос: что значит "точно фиксировать импульсы длительностью около 1 нс." ???
Может вам хватит пикового детектора для оценки мощности... Время прихода тож можно зафиксировать с какой-то точностью. Или вам надо всеже веременую форму импульса смотреть? Если да, то может быть его можно растянуть во времени, а потом смотреть?

[sK0T]

Всем большое спасибо за ответы, буду думать.
В идеале конечно надо увидеть все подробности до некоторой степени переодического сигнала. Но можно и эксперимент пересмотреть, в общем — размышлять буду.

[karabas]

Это фантастика
Даже 12 бит на такой скорости - это фантастика.
Пока в памяти горяче, оценил неустанимую помеху ипа фазового шума генератора клока: для житера всего 100 фемто секунд максимально что можно отжать на 1ГГц - это 10 бит.
И это только те чудеса которые можно с ходу оценить.
...

А не подскажите теорию, или где почитать про связь (в аналитическом виде) между джиттером тактового сигнала, подаваемого на АЦП, и теоретическим SNR АЦП?

[vovic]

to karabas:

"Истина где-то рядом..."

см. http://forum.electronix.ru/index.php?showtopic=2125

[Alexandr]

Корпорация Atmel выпустила новый 10-разрядный АЦП AT84AS003 со скоростью преобразования 1,5Gsps с демультиплексированным выходом 1:4 или 1:2. Типовое эффективное число разрядов АЦП составляет 8.1 при 1Gsps, ширина полосы входного сигнала до 3ГГц. Энергопотребление кристалла 6,5Вт. АЦП содержит блок самотестирования (Built-in Self Test, BIST). Выходы имеют уровни стандарта LVDS. AT84AS003 выпускается в корпусе EBGA317 в индустриальном температурном диапазоне (-40/+110°C). Серийное производство планируется начать в середине 2005 года.
Более подробную информацию смотрите на сайте Atmel по ссылке
http://www.atmel.com/dyn/products/product_...on&part_id=3589

[dimay]

У Атмел есть также 10-битный 2 Gsps АЦП, смотри TS83102.

[CeDeX]

На таких скоростях можно еще напороться на эффект подобного рода: некислые ограничения на поставку - помню об этом как-то слышал на семинаре "аналоговых девиц". а если вы в ракеты для ирака хотите это поставить, то можете про такие АЦП забыть

[SergM]

[/quote]
А не подскажите теорию, или где почитать про связь (в аналитическом виде) между джиттером тактового сигнала, подаваемого на АЦП, и теоретическим SNR АЦП?
[/quote]

1.ADC Quantisation Noise:
The quantisation SNR for an N-bit ADC within a bandwidth BOBS is given by:
SNR (dB) = 6.02N + 1.76 + 10log10(fs / 2BOBS)
Where:
N - Number of bits in ADC
fs - Sample frequency
BOBS - Observation bandwidth

N = 12, fs = 60MHz, BOBS = 1Hz, SNR = 148.77dB

2. ADC Jitter Noise:

Jitter within the ADC’s is a combination of several independent
sources of jitter three of which are described below.

z Aperture Jitter
Defined as random fluctuations in the ADCs aperture time about the nominal ADC
aperture time. Adds an amplitude variation or white noise to the sampled signal.

z Clock Jitter
Defined as random fluctuations in the clock period about the nominal clock period.

z Clock distribution systems
These systems can also add further jitter noise into the overall system.

z These sources of jitter within the ADC can be summed to provide an overall jitter
effect. To find the overall ADC jitter we add the variances of the individual jitter
sources.

The Jitter SNR for an ADC with a system jitter level of JRMS digitising a signal of bandwidth BSIG is given by:

SNR (dB) = 20log10(1/(2pBSIGJRMS)

Where:
BSIG - Signal bandwidth
JRMS - RMS jitter level

3. ADC Spurious Free Dynamic Range (SFDR):

SFDR is defined as the ratio of the RMS signal amplitude to the RMS value of
the PEAK SPECTRAL COMPONENT (measured over the entire first Nyquist
zone, DC to fSAMPLE/2).
The SFDR therefore considers ALL sources of distortion regardless of their
origin.
For near full scale signals the SFDR is dominated by harmonics of the input
signal.
For signals several dB below full scale other non harmonically related spurs
occur. These spurs are generally due to the differential non-linearity, of the
encoding process, of the ADC itself.

Summary of ADC Effects:

Quantisation Noise Constant for an ADC with a fixed resolution.
Independent of sampling frequency. Independent of jitter levels.

Jitter Noise Dependant on rms jitter level.
Increases with undersampling (Decreases with oversampling). Flat across the band.

Spurious Free Dynamic Range - The spurious free dynamic range of any ADC is determined by ALL sources of distortion within the Nyquist band including harmonics of the input signal and the non-linearities within that ADC.

PS.: Взято из A Discussion of Phase Noise and ADC Limitations on the Dynamic Range of a Multi Channel Radar

[Vjacheslav]

CeDeX
От себя могу добавить: не только можно напороться, но при попытке получить скоростные ADC, с куда более скромными параметрами от меня потребовали лицензию госдепартамента на применение таких ADC. Выходом является привоз в кармане, с помощью знакомых друзей "буржуев".

[falling_stone]

Privet,
Kogda ya pisal chto poluchit trebuemiye parametri v odnom chipe nevozmozhno, ya kazhetsya oshibalsya. Posmotrite na http://www.hypres.com/ v razdele
"technology" "data converters", vpechatleniye chto popal let na 20 v budushchee. Obaldet'! I sudya po imenam v publikatsiyah, eto delayut nashi lyudi! Konechno eto sverhprovodnikovaya tehnologiya, no ya tem en menee v shoke.
Vsyego Dobrogo,
F.S.

[Yogl]

Я хочу использовать АЦП Atmel TS83102G, для этой микросхемы Атмел выпускает тестовую плату, но насколько я понял данные передаются напрямую по параллельной шине с тактовой частотой (2ГГЦ)...
В связи с этим вопрос, какие существуют пути по сопряжению этой платы и ПК
(ну скажем Etethernet или FireWire) и есть ли у кого такой опыт?

[kons]

Кстати, тут вроде упоминалось, что сигнал периодический. А раз так - то стробоскопический смеситель на диодном мосте а после него усилитель и медленный АЦП - самое то. Стоимость системы получится намного меньше. Полоса пропускания сужается во много раз (определяется временем накопления), соответственно снижаются и шумы.

[Yogl]

Кстати, тут вроде упоминалось, что сигнал периодический. А раз так - то стробоскопический смеситель на диодном мосте а после него усилитель и медленный АЦП  - самое то. Стоимость системы получится намного меньше. Полоса пропускания сужается во много раз (определяется временем накопления), соответственно снижаются и шумы.

У стробоскопического метода есть свои минусы...Мне требуется измерять одиночные импульсы, а не периодические...
И стробоскоп тут не поможет...