Как реализовать стробоскопический эффект? Опции

[Cont]

Доброго времени суток!
Нужно реализовать стробоскопический эффект: с помощью относительно медленного АЦП измерять высокочастотные периодические сигналы. Специфика в том, что нужно точно изучить форму сигнала поэтому шаг стробирования должен быть порядка 10ps. Не знаю это как реализовать на современной элементной базе. Может быть сталкивался кто-нибудь? Заранее всем спасибо.

[Designer56]

Да уж...апертура АЦП должна быть существенно менее 10 пс при этом. Боюсь, нереализуемо.

[rezident]

Нужно реализовать стробоскопический эффект: с помощью относительно медленного АЦП измерять высокочастотные периодические сигналы. Специфика в том, что нужно точно изучить форму сигнала поэтому шаг стробирования должен быть порядка 10ps.

Если задача сформулирована именно так, а не иначе, то думаю для решения ее нужен УВХ с регулируемым временем выборки. Раз сигнал периодический, то можно синхронизироваться от него и, задавая задержку выключения УВХ, получать значения сигнала с заданной фазой, которые потом неспешно оцифровывать.

[vvs157]

Доброго времени суток!
Нужно реализовать стробоскопический эффект: с помощью относительно медленного АЦП измерять высокочастотные периодические сигналы. Специфика в том, что нужно точно изучить форму сигнала поэтому шаг стробирования должен быть порядка 10ps. Не знаю это как реализовать на современной элементной базе. Может быть сталкивался кто-нибудь? Заранее всем спасибо.

Посмотрите схему стробоскопического осциллографа типа С7-13. У него по-моему есть режим вывода на самописец. Собственно сам стробоскопический преобразователь по-моему сделан на тунельном диоде.

[deemon]

Посмотрите схему стробоскопического осциллографа типа С7-13. У него по-моему есть режим вывода на самописец. Собственно сам стробоскопический преобразователь по-моему сделан на тунельном диоде.

На туннельных диодах там обычно сделан входной синхронизатор . А стробоскопический преобразователь делается чаще всего на двух СВЧ диодах , на которые в протифовазе подают очень короткий стробирующий импульс . Импульс же этот формируется на диодах с накоплением заряда ...

[alexander55]

...10ps. ...

М.б. 10 ns ?

[vvs157]

М.б. 10 ns ?

У стробоскопического осциллографа С7-13 (70-х годов выпуска) полоса 10 ГГц, при этом максимальное разрешение развертки - 20 пс на деление

[alexander55]

У стробоскопического осциллографа С7-13 (70-х годов выпуска) полоса 10 ГГц, при этом максимальное разрешение развертки - 20 пс на деление

Это правда. Если входной сигнал стабильный, то постепенно восстанавливается входной сигнал более высокой частоты дискретными выборками более низкой частоты за счет стробоскопического эффекта.
Но я задал вопрос автору про 10 ps, а он серьезно задумался.
Это всего-то 100 ГГц.

[Cont]

Добрый вечер. Я не задумался, действительно, 10 ps. Изучал многочисленные документы по PLL, в частности фирмы ADI, думаю с помощью него это можно реализовать. Очень заинтересовал меня вариант с УВХ, который предложил rezident. Не могли бы вы порекомендовать материалы( а так же конкретные модели). Существуют ли программно-управляемые УВХ? Всем большое спасибо.

[Самурай]

Доброго времени суток!
Нужно реализовать стробоскопический эффект: с помощью относительно медленного АЦП измерять высокочастотные периодические сигналы. Специфика в том, что нужно точно изучить форму сигнала поэтому шаг стробирования должен быть порядка 10ps. Не знаю это как реализовать на современной элементной базе. Может быть сталкивался кто-нибудь? Заранее всем спасибо.

Если не секрет, "высокочастотные периодические сигналы" - это сколько в МГц/ГГц? Даже наверно точнее будет спросить вот так: а какова максимальная ширина полосы частот Ваших сигналов, в МГц/ГГц?

[vvs157]

Очень заинтересовал меня вариант с УВХ, который предложил prezident....... Существуют ли программно-управляемые УВХ? Всем большое спасибо.

Что значит программно-управляемые УВХ?
Вам нужен нетривиальный УВХ с апертурным джиттером менее 10 пс. Скажем у AD таких нет - их лучший по этому параметру AD783 имеет типичное значение 20 пс, максимальное - 50 пс.
Плюс ко всему не зная вашего частотного диапазона трудно предложить что-то конкретное. Так у AD783 полоса частот для большого сигнала всего 2 МГц

[GAin]

Cont

Так все-таки, из каких соображеий Вы решили, что "шаг стробирования" должен быть порядка 10ps?
И что Вы имеете ввиду под понятием "шаг стробирования"?

[Cont]

Полоса пропускания 0-1Ггц. 10 ps - из требований к точности измерений.

[DS]

Что значит программно-управляемые УВХ?
Вам нужен нетривиальный УВХ с апертурным джиттером менее 10 пс. Скажем у AD таких нет - их лучший по этому параметру AD783 имеет типичное значение 20 пс, максимальное - 50 пс.
Плюс ко всему не зная вашего частотного диапазона трудно предложить что-то конкретное. Так у AD783 полоса частот для большого сигнала всего 2 МГц

Неверно: AD9101 - менее 1 ps. AD783 - низкочастотный точный, из другой оперы.

[vvs157]

Неверно: AD9101 - менее 1 ps. AD783 - низкочастотный точный, из другой оперы.

Проглядел, однако и этот не проходит, автору 1 ГГц нужен. Это все-таки потребуется схемотехника стробоскопических осциллографов

[GAin]

почему, вы все только за АЦП думаете, а сделать генератор (формирователь) строб. импульсов с джиттером лучше 10 пс...
Применение НЧ АЦП, в данном случае, я думаю, пойдет при коэффициенте трансформации от 100.
А вот, если я правильно понял, что "шаг стробирования" это шаг считывания, как реализовать "дискрктизатор" - это тоже довольно существенный вопрос.
Если задача стоит именно в измерении - то я думаю, стоит потратить время на то, чтоб найти соответствующий готовый осциллограф для проведения этих измерений.
Если же задача состоит именно в разработке прибора, то здесь придется очень "глубоко" думать, и теорию по стробоскопическим осциллографам, а точнее по его составным частям, почитать придется таки.

[vvs157]

почему, вы все только за АЦП думаете

С чего это Вы взяли. Обсуждается вопрос именно о том, как без больших затрат "сдвинуть" спектр периодического сигнал вниз, для последующей оцифровкой НЧ АЦП.

[mdmitry]

Изображение в стробоскопическом осциллографе изображение строится по точкам и Вы сможете брать только эти отсчеты на АЦП. Для разработки стоит посмотреть как сделаны блоки стробоскопической развертки и преобразователя в стробоскопических осциллографах, например, С1-70.
1 ГГц -> 1 нс 10пс/1нс= 0,001 точность высокая. Какой необходим шаг считывания? Сколько точек хочется иметь на периоде сигнала?

Сообщение отредактировал mdmitry - Nov 3 2007, 20:17

[GAin]

С чего это Вы взяли. Обсуждается вопрос именно о том, как без больших затрат "сдвинуть" спектр периодического сигнал вниз, для последующей оцифровкой НЧ АЦП.

Да вот посты почитал... Конечно, если в предлагаемых вами АЦП есть встроенный т.н. стробоскопический смеситель, то я конечно не прав в своем выводе.
Кроме того, при рассмотрении "стробоскопического способа дискретизации" стоит пересчитать "частоту на время" и не в частотной области размышлять, а во временной, т.к. предназначен стробоскоп. способ для "растягивания" во временном масштабе. А для применения НЧ АЦП - ориентируйтесь на увеличение коэффициента трансформации и последующего времени "накопления-обработки". При коэфф. трансф. 1000 и интервале считывания 10 пс, в данном случае, на АЦП пойдут выборки с частотой ~ 1 МГц, я думаю с квантованием по уровню такого сигнала справятся уже оччень многие АЦП. Это если имеется ввиду сигнал с частотой 1 ГГц. При этом получается 100 точек на период вх. сигнала с частотой 1 ГГц.
А если сигнал с малой частотой но короткими импульсами в 1нс (что мне кажется скорее всего), то при шаге считывания 10 пс (получается 100 точек) как раз и надо думать про ентот джиттер из-за которого будуть ошипки... А синхронизация формир.строб. импульсов и АЦП от вх. сигнала - это само собой.... И опять же диапазон раб. частот АЦП - не очень важно.

Сообщение отредактировал GAin - Nov 4 2007, 11:42

[khach]

Обсуждалось уже на форуме. Необходимо три узла- собственно стробоскопический смеситель (самплер), генератор строб импульса (иголок) и управляемая аналоговая задержка.
Точность задержки 10 пс получить можно, если использовать дифференциальную конструкцию временного интерполятора и микросхемы ЭСЛ. Апертурное время 10 пс возможно получить только на самплерах типа PicosecondLab, с формированием чтроб-импульса на NLTL. На диодах с накоплением заряда можно получита апертуру около 50 пс. А сам семплирующий мост- два диода шоттки в соответствующем корпусе (микрополосковом или волноводном). Поищите по моим постам- были и схемы стробоскопических приставок, и конструкция семплеров (смесительных головок).
Вам какой диапазон по частоте входного сигнала нужен?

[vvs157]

Да вот посты почитал... Конечно, если в предлагаемых вами АЦП есть встроенный т.н. стробоскопический смеситель, то я конечно не прав в своем выводе.

Извините, но где это я предлагал такокй АЦП?

[GAin]

У всех прошу прощения за полный оффтоп.

To vvs157

В хронологическом порядке:

GAin -

...почему, вы все только за АЦП думаете...

vvs157 -

С чего это Вы взяли....

GAin -

Да вот посты почитал... Конечно, если в предлагаемых вами АЦП есть встроенный т.н. стробоскопический смеситель, то я конечно не прав в своем выводе.

vvs157 -

Извините, но где это я предлагал такокй АЦП?....

Заметьте, уважаемый vvs157, что,
во-первых, слово "вами" написано с маленькой буквы, что означает общее обращение, а не лично к Вам, хоть и приведена цитата Вашего сообщения.
Во-вторых, как Вы заметили, я увидел в предыдущих постах обсуждение только АЦП, но важным является также смеситель и формирователь стробирующего сигнала - о чем я и указал в своем посте.
В третьих, т.к. я сделал приведенный выше вывод, и мне сказали, что я немного не прав, то я предположил, что в постах обсуждались АЦП с доп. устройством в нем (так сказать специализированной микросхемы АЦП) - строб. смесителем, в этом случае я естественно сделал неправильный вывод об объекте предыдущих постов, о чем и сказал.

И даже в принципе нигде не указал на то, что Вы предложили такой "усовершенствованный" АЦП.

"Зачем нужна культура письма, когда нет культуры чтения" (кто сказал, не помню).

Больше к этой теме не возвращаюсь (грамматические ошибки прошу простить, а орфографические знаки пытался расставить так, чтоб моя мысль была четко понятна).

To khach
Если возможно, направьте на эту тему, или дайте приблизительно ее название для поиска. Сам почитаю и автору темы в помощь будет.

Сообщение отредактировал GAin - Nov 4 2007, 18:03

[Stanislav]

Да уж...апертура АЦП должна быть существенно менее 10 пс при этом. Боюсь, нереализуемо.

Простите, но если Вы имеете в виду апертурную неопределённость (джиттер), то это несколько лет уже не является проблеммой.
Вот, поглядите на эти чудеса:
http://www.linear.com/ad/highspeedADC.jsp
Джиттер времени выборки лучших УВХ, встроенных в АЦП, составляет около 70 фемтосекунд! При полосе пропускания более гигагерца.

Доброго времени суток!
Нужно реализовать стробоскопический эффект: с помощью относительно медленного АЦП измерять высокочастотные периодические сигналы. Специфика в том, что нужно точно изучить форму сигнала поэтому шаг стробирования должен быть порядка 10ps. Не знаю это как реализовать на современной элементной базе. Может быть сталкивался кто-нибудь? Заранее всем спасибо.

Здесь самое сложное - соорудить программируемую линию задержки с заданной погрешностью регулировки временнОго интервала. Современные АЦП (см. ссылку выше) узким местом конструкции не являются.
Аналог девицы когда-то выпускали такие интегральные ЛЗ . Щас, по-моему, они "обсолеты".

[Designer56]

Вот, поглядите на эти чудеса:
http://www.linear.com/ad/highspeedADC.jsp
Джиттер времени выборки лучших УВХ, встроенных в АЦП, составляет около 70 фемтосекунд! При полосе пропускания более гигагерца.

Что-то у меня это не открывается никак... Нужно более внимательно почитать- обычно за скорость чем-то приходится платить, и вообще как это мерялось- в среднем, очевидно?

[Stanislav]

Что-то у меня это не открывается никак... Нужно более внимательно почитать- обычно за скорость чем-то приходится платить, и вообще как это мерялось- в среднем, очевидно?

С яваскриптами что-то не так, видимо.
Посмотрите тогда конкретно:
LTC2242-10
LTC2242-12
Эти АЦП имеют 1,2 ГГц полосу пропускания УВХ, и апертурную неопределённость (джиттер) 95фс.
Вот эти
LTC2208
LTC2209
имеют 700 МГц полосу, но джиттер лишь 70 фс.
Измеряется джиттер, конечно, косвенными методами - по ухудшению отношения С/Ш при увеличении скорости изменения сигнала на входе АЦП, откуда выводится его среднеквадратичное значение.

[khach]

А, извините, причем здесь джиттер? Он вообще неважен, потому что выборки берет внешний стробоскопический смеситель. Вот джиттер его клока- важен. А про стробоскоп на базе внутренней схемы УВХ АЦП- насмешили. Максимум четко указан в даташитах- полоса полного сигнала. Т.е те самые 700 Мгц. Чему сооответствует апертурное время в единицы наносекунд. А вопрос был про пикосекунды. Только внешнее устройство УВХ. Если надо готовое- выдрать блок смесителей от наших старых гигагерцовых частотомеров. Там как раз пара семплирующих диодов и диод с накоплением заряда для формирования строба и сидят внутри. Линейность будет неахти (это все таки смеситель частотометра, а не осциллографа), но работает.

[Designer56]

Измеряется джиттер, конечно, косвенными методами - по ухудшению отношения С/Ш при увеличении скорости изменения сигнала на входе АЦП, откуда выводится его среднеквадратичное значение.

Максимум четко указан в даташитах- полоса полного сигнала. Т.е те самые 700 Мгц. Чему сооответствует апертурное время в единицы наносекунд.

Вот я об этом и хотел сказать.

[Stanislav]

А, извините, причем здесь джиттер? Он вообще неважен, потому что выборки берет внешний стробоскопический смеситель.

Простите, но мне кажется, что Вы не совсем понимаете, о чём разговор.
Выборку сигнала осуществляет внутреннее УВХ АЦП. Никакие "внешние смесители" ему не нужны.
Поэтому, его апертурная неопределённость (джиттер) является определяющим критерием применимости данного АЦП для стробоскопического устройства. Наряду с полосой пропускания по входу и разрядностью квантователя по уровню.

...Вот джиттер его клока- важен. А про стробоскоп на базе внутренней схемы УВХ АЦП- насмешили.

Что значит "насмешил"?
Именно так и надо делать стробоскопическую выборку. Или Вам известны какие-то иные "стробоскопические смесители" с полосой выходного сигнала в 1ГГц (см. пост №13) и малым джиттером?
Джиттер клока АЦП не менее важен, чем джиттер самогО АЦП. Поэтому я и написал, что создание ЛЗ со стабильными параметрами времени задержки (тактового сигнала) является самым сложным элементом данной задачи.
А сам "стробоскоп" - АЦП - в настоящее время проблемой не является.

...Максимум четко указан в даташитах- полоса полного сигнала. Т.е те самые 700 Мгц. Чему сооответствует апертурное время в единицы наносекунд.

Извините, но написанное Вами не укладывается ни в какие рамки.
Для начала, прочитайте даташит. На первой же странице недвусмысленно указана величина джиттера - 70 или 95fS.
Далее, каким образом апертурное время связано с полосой пропускания? Поясните, пожалуйста. И что Вы вообще подразумеваете под этими терминами?

...А вопрос был про пикосекунды. Только внешнее устройство УВХ.

Простите, но прежде, чем писать такое, неплохо бы ознакомиться с ссылками, приведёнными мной, и внимательно прочитать даташиты. Далее, не мешало бы ознакомиться с терминологией, дабы было понятно, о чём именно идёт речь.
Внешних УВХ с джиттером в 70 фc нет в природе. По крайней мере, мне даже встречать упоминания о таких не приходилось. А вот в составе АЦП, как ни странно, они имеются.

ЗЫ. Для справки: 1пс = 1000фс.

Если надо готовое- выдрать блок смесителей от наших старых гигагерцовых частотомеров. Там как раз пара семплирующих диодов и диод с накоплением заряда для формирования строба и сидят внутри. Линейность будет неахти (это все таки смеситель частотометра, а не осциллографа), но работает.

Вот-вот. Ни линейности, ни полосы в 1 ГГц Вы таким девайсом не обеспечите.

Вот я об этом и хотел сказать.

Вообще, для начала неплохо было бы с документацией ознакомиться.
Для данных АЦП термином Sample and Hold Acqusition Delay Time обозначается апертурное время,
а термином Sample and Hold Acqusition Delay Time Jitter - апертурная неопределённость.

[Stanislav]

Почитал тему внимательно.
Вероятно, весь сыр-бор разгорелся после вот этого поста:

С чего это Вы взяли. Обсуждается вопрос именно о том, как без больших затрат "сдвинуть" спектр периодического сигнал вниз, для последующей оцифровкой НЧ АЦП.

, который содержит в себе совершенно неверное утверждение о том, что спектр сигнала (в полосе 0-1ГГц) нужно куда-то "сдвигать".

Автору темы можно помочь, подсказав метод организации программируемой ЛЗ с заданным временнЫм разрешением и малым джиттером (допустимую его величину можно будет определить, когда автор сообщит требуемую эффективную разрядность АЦП). Или готовый прибор, реализующий данную функцию.
Меня вот посетила глупая мысль сделать такую штуку на... генераторе синуса с системой ФАП и регулируемой выходной фазой. Или путём суммирования выходов генераторов синуса и косинуса тактовой частоты с разными коэффициентами. Приведённые АЦП допускают тактирование синусоидальным сигналом, т.к. содержат внутри формирователь сигнала выборки.
Использование генераторов сигнала гармонической формы позволит кардинально уменьшить джиттер тактового сигнала.

ЗЫ. Правда, как сделать конкретно, до конца ещё не додумал.


ЗЗЫ. Ха, есть-таки у аналог девиц подобные чудеса в интегральном исполнении!
http://www.analog.com/en/subCat/0,2879,107...F0%255F,00.html

Вот такой прибор, по-моему, придётся в кассу:

http://www.analog.com/en/prod/0%2C2877%2CAD9515%2C00.html

Сообщение отредактировал Stanislav - Nov 6 2007, 23:05

[deemon]

Для того , чтобы стробоскопировать ВЧ периодческий сигнал с "медленным" АЦП , нужно , естественно , использовать внешнюю схему УВХ . Тактировать эту схему нужно такой частотой , чтобы её N-я гармоника была сдвинута относительно частоты F входного периодического сигнала на некую частоту f . Вопрос - как получить эту сдвинутую частоту ? Можно , разумеется , применить синтезатор частоты , но тогда возникнет проблема с его джиттером . Лучше сделать по-другому - применить ФАПЧ , которая будет настроена на частоту F , потом к частоте генератора ФАПЧ прибавить f , и полученную суммарную частоту поделить счётчиком . Для прибавления частоты f логичнее всего будет использовать классическое решение - два балансных смесителя , работающие в квадратуре . То есть , это будет выглядеть так . Предположим , что входная частота у нас 1 ггц , и ГУН системы ФАПЧ тоже работает на 1 ггц . Далее , частоту этого ГУН мы делим двоичным прескейлером на 8 , получаем 125 мгц , затем делим эту частоту ещё на 2 двумя триггерами , работающими противофазно , и получаем на выходе этих тригеров два сигнала с частотой 62,5 мгц , сдвинутых на 90 град . Эти сигналы подаём на два балансных перемножителя , а на другие входы этих же перемножителей мы подаём нашу частоту сдвига f , причём тоже со сдвигом на 90 град , и складываем сигналы с выходов этих перемножителей . Полученную сумму частот мы преобразуем в меандр и делим дальше , до той частоты , на которой уже будет работать формирователь коротких импульсов нашей схемы УВХ . Сигнал после УВХ мы фильтруем , и подаём на медленный АЦП , который уже его и оцифровывает с нужной точностью . Выбирая частоту f , мы можем получать нужное нам время "просмотра" периода входного сигнала . Скажем , если f будет 1 кгц , то гармоника частоты сэмплирования будет отстоять от измеряемой частоты на 16 кгц ( учитывая прескейлер ) , и с такой же частотой будет проходить период "трансформированного" входного сигнала на входе нашего АЦП . Надо ещё медленнее ? Тогда можно взять f=100 гц ........ Думаю , что такая схема вполне реализуема .

[khach]

Для данных АЦП термином Sample and Hold Acqusition Delay Time обозначается апертурное время,
а термином Sample and Hold Acqusition Delay Time Jitter - апертурная неопределённость.

1.2GHz Full Power Bandwidth S/H - вот этот параметр определяет апертурное время (обратная величина от полосы). Обычно для современных АЦП ее в документации неприводят. Но она никоим образом не может быть меньше, чем граничная частота кмоп ключей в техпроцессе производства микросхемы. Порядка 5 ГГц для кремния-предел.
Sample and Hold Acqusition Delay Time- это задержка выборки относительно фронта клока. Определяется только внутренней конструкцией микросхемы- усилители- формирователи на управлении ключами УВХ через которые клок распространяется до срабатывания ключей.
Sample and Hold Acqusition Delay Time Jitter- вот это "дрожание" этой задержки. Определяет повторяемость выборок.

А теперь к блок-схемам стробоскопов. Посмотрит на схемку в аттаче. Двойная схема выборки хранения позволила гигагерцовый сигнал разглядывать на 10 мгц аналоговом скопе. На этой схеме хорошо понятен принцип аналоговой временной задержки (управляемой от пилы развертки).
По этому принципк строились все аналоговые стробоскопические осциллографы. Поищите в инете схемы от текстрониксовских модулей 1S1, 3S1, 7S11. Конечно это древность, и сейчас гиг можно смотреть внутренним УВХ АЦП. А вот десятки-сотни-гиг- только диодной схемой увх. Рекорд сейчас для диодной схемы- 600 ГГц. Как это делается- смоотрите http://www.picosecond.com/product/category.asp?pd_id=17 и их же аппликухи- там частоты покруче, чем у готовых продуктов.
Или смотрите у корифеев советского приборостроения стробосциллографов-http://www.eltesta.com/. Там можно поискать глубоко внутри сайта историю по-русски (Archives of eltesta). А на первой странице лежит распотрошенный самплер на NLTL (nonlinear transmission line). Они же делали и головки стробоскопических смесителей 12-18-36 ГГц. Схема там простая (второй аттач), а вот топология...
Почему я утверждал, что джиттер ацп не особо важен. Выборка присходит в самплере с апертурным временем в десятки пикосекунд (пара диодов шоттки типа тех, что в смесителях спутниковых головок стоят hsms-2823). Формирователь его строба действительно управляется от высокостабильного генератора, иначе дрожание момента выборки (джиттер) размажет потом всю строб-картину. А ацп должен оцифровать эту выборку до прихода следующей, и когда он это сделает- неособо важно. Поэтому клок ацп можно пропускать сквозь ПЛИС (у них джиттер огромный) а клок для схемы УВХ- водить только через отдельные микросхемы ЭСЛ или вообще через дифкаскады на дискретных транзисторах.
Про схему задержки поговорим потом, если вам интересно.

[b]@deemon[b] Схема с фапч непрактична. часто бывает что событие повторяется, но задержка между событиями непостоянна (хотя бы тот же джиттер источника). Поэтому лучше от триггера (или прескалера, если посторение событий слишком частое) запустить аналоговую регулируемую схему задержки пикосекундного разрешения (ничего в ней сложного нет, обычный ГЛИН плюс быстрый компаратор) и регулируя эту задержку снимать осциллограмму по-точкам.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

Для того , чтобы стробоскопировать ВЧ периодческий сигнал с "медленным" АЦП , нужно , естественно , использовать внешнюю схему УВХ .

Правда?
Подтвердить расчётом можете?

...Тактировать эту схему нужно такой частотой , чтобы её N-я гармоника была сдвинута относительно частоты F входного периодического сигнала на некую частоту f . Вопрос - как получить эту сдвинутую частоту ? Можно , разумеется , применить синтезатор частоты , но тогда возникнет проблема с его джиттером . Лучше сделать по-другому - применить ФАПЧ , которая будет настроена на частоту F , потом к частоте генератора ФАПЧ прибавить f , и полученную суммарную частоту поделить счётчиком .

Нельзя делить, да ещё "счётчиком". Сразу джиттер полезет.

...Для прибавления частоты f логичнее всего будет использовать классическое решение - два балансных смесителя , работающие в квадратуре . То есть , это будет выглядеть так . Предположим , что входная частота у нас 1 ггц , и ГУН системы ФАПЧ тоже работает на 1 ггц . Далее , частоту этого ГУН мы делим двоичным прескейлером на 8 , получаем 125 мгц , затем делим эту частоту ещё на 2 двумя триггерами , работающими противофазно , и получаем на выходе этих тригеров два сигнала с частотой 62,5 мгц , сдвинутых на 90 град . Эти сигналы подаём на два балансных перемножителя , а на другие входы этих же перемножителей мы подаём нашу частоту сдвига f , причём тоже со сдвигом на 90 град , и складываем сигналы с выходов этих перемножителей . Полученную сумму частот мы преобразуем в меандр и делим дальше , до той частоты , на которой уже будет работать формирователь коротких импульсов нашей схемы УВХ .

Какие "короткие импульсы для нашей схемы УВХ"? Вы хоть понимаете, о чём здесь идёт речь, уважаемый?

...Сигнал после УВХ мы фильтруем , и подаём на медленный АЦП , который уже его и оцифровывает с нужной точностью .

Чем фильтруем? ФНЧ с полосой в 1 ГГц, что ли?

...Выбирая частоту f , мы можем получать нужное нам время "просмотра" периода входного сигнала . Скажем , если f будет 1 кгц , то гармоника частоты сэмплирования будет отстоять от измеряемой частоты на 16 кгц ( учитывая прескейлер ) , и с такой же частотой будет проходить период "трансформированного" входного сигнала на входе нашего АЦП . Надо ещё медленнее ? Тогда можно взять f=100 гц ........ Думаю , что такая схема вполне реализуема .

Ага! Особенно для входного сигнала с полосой в 1 ГГц.

1.2GHz Full Power Bandwidth S/H - вот этот параметр определяет апертурное время (обратная величина от полосы).

Ай-яй-яй. Каша, да и только...
Вот статья, почитайте. Там всё доходчиво и правильно изложено.
http://www.analog.com/en/content/0,2886,76...5F91284,00.html
В советских учебниках было написано то же самое.

...Обычно для современных АЦП ее в документации неприводят. Но она никоим образом не может быть меньше, чем граничная частота кмоп ключей в техпроцессе производства микросхемы. Порядка 5 ГГц для кремния-предел.
Sample and Hold Acqusition Delay Time- это задержка выборки относительно фронта клока. Определяется только внутренней конструкцией микросхемы- усилители- формирователи на управлении ключами УВХ через которые клок распространяется до срабатывания ключей.
Sample and Hold Acqusition Delay Time Jitter- вот это "дрожание" этой задержки. Определяет повторяемость выборок.

Уж простите, но всё абсолютно неправильно.
Прочитайте статью, после обсудим.

...Почему я утверждал, что джиттер ацп не особо важен. Выборка присходит в самплере с апертурным временем в десятки пикосекунд (пара диодов шоттки типа тех, что в смесителях спутниковых головок стоят hsms-2823). Формирователь его строба действительно управляется от высокостабильного генератора, иначе дрожание момента выборки (джиттер) размажет потом всю строб-картину. А ацп должен оцифровать эту выборку до прихода следующей, и когда он это сделает- неособо важно. Поэтому клок ацп можно пропускать сквозь ПЛИС (у них джиттер огромный) а клок для схемы УВХ- водить только через отдельные микросхемы ЭСЛ или вообще через дифкаскады на дискретных транзисторах.
Про схему задержки поговорим потом, если вам интересно.

Да зачем сэмплер какой-то нужен?
Я же Вам поясняю: такого УВХ, как в приведённых АЦП, Вы никогда не сделаете на "россыпи".

Сообщение отредактировал Alexandr - Nov 7 2007, 09:25

[khach]

Вот статья, почитайте. Там всё доходчиво и правильно написано.
http://www.analog.com/en/content/0,2886,76...5F91284,00.html
В советских учебниках было то же самое.

Уж простите, но всё абсолютно неправильно.
Прочитайте статью, после обсудим.

Я же Вам поясняю: такого УВХ, как стоит в приведённых АЦП, Вы никогда не сделаете на "россыпи".

Да читал я это много раз. Очень хорошо рисовать такие картинки, считая ключ идеальным (мгновенное открытие-закрытие, нулевое сопротивление замкнутого ключа). В реальном мире все сложнее. Прочитайте
http://www.picosecond.com/objects/MTT%2020...ing%20Paper.pdf
и обратите внимание на табличку номер 1. на термины апертура, джиттер и полоса.
Тогда поспорим о термине апертуры.
А по поводу "на россыпи" именно они и делаются- покупать слишком дорого. И десятка два гиг полосы вытягивается. А внутри АЦП стоит жалкое подобие возможностей современной СВЧ техники. Уж слишком требования технологические противоречивы к УВХ и собственно АЦП.
Возвращаясь к вопросу автора темы. После "урезания осетра" до 1 ГГц я немного согласен с тем, что все можно решить просто современный АЦП, но дорого будет- плата нужна 6 слойная, иначе питания неразведутся. Но вот вопрос- Вы реально получали плоскую АЧХ у драйвера АЦП от постоянки до гига? Мне вот как-то это неудавалось. На ВЧ или горб, или спад, или нелинейность. Вот в полосе, или только в районе гига- да,все работает, ВЧ трансформатор ставим и ок.
Ну и по поводу клока тогда вопрос- как себя будут вести многоступенчатые паплайн АЦП при использовании клока с переменным шагом (задержка). Что будет с конвеером? Или надо ждать опустошения конвеера для текущей точки (4-5 периодов клока) и только потом менять задержку, а промежуточные выборки "в мусор" отправлять?

[Stanislav]

Да читал я это много раз. Очень хорошо рисовать такие картинки, считая ключ идеальным (мгновенное открытие-закрытие, нулевое сопротивление замкнутого ключа).

Очень жаль, но придётся тогда признать, что Вы из этой статьи ничего не поняли. А ведь там объясняются самые основы...
Далее, в даташитах приводятся конкретные характеристики ключей, входных цепей и запоминающих емкостей встроенных УВХ. Волей-неволей приходится констатировать факт, что Вы их не читали...

...В реальном мире все сложнее. Прочитайте
http://www.picosecond.com/objects/MTT%2020...ing%20Paper.pdf
и обратите внимание на табличку номер 1. на термины апертура, джиттер и полоса.

А зачем мне это читать? Там нет определения ни одного термина.

...Тогда поспорим о термине апертуры.

Я говорил здесь не об "апертуре", а об апертурном времени. Для данных АЦП это - около 0,4 нС. При частоте выборки порядка 100 МГц это время будет значительно меньше периода выборки (10 нС), и УВХ будет успевать "устаканиться" к моменту следующего сэмпла очень хорошо.

А по поводу "на россыпи" именно они и делаются- покупать слишком дорого. И десятка два гиг полосы вытягивается. А внутри АЦП стоит жалкое подобие возможностей современной СВЧ техники. Уж слишком требования технологические противоречивы к УВХ и собственно АЦП.

Не могу с Вами на эту тему спорить дальше. Вы отрицаете очевидные вещи, и пользуетесь системой понятий, ортогональной той, к которой я привык...

...Возвращаясь к вопросу автора темы. После "урезания осетра" до 1 ГГц я немного согласен с тем, что все можно решить просто современный АЦП, но дорого будет- плата нужна 6 слойная, иначе питания неразведутся.

Дорого? По сравнению с тем, что Вы предлагаете?
Кстати, на четырёхслойке, по-моему, тоже прекрасно получится.

...Но вот вопрос- Вы реально получали плоскую АЧХ у драйвера АЦП от постоянки до гига? Мне вот как-то это неудавалось. На ВЧ или горб, или спад, или нелинейность. Вот в полосе, или только в районе гига- да,все работает, ВЧ трансформатор ставим и ок.

Не спорю, вопрос серьёзный. Однако, соответствующая задаче элементная база существует, вопрос только в грамотном технологическом исполнении самой конструкции.
Сам на такую полосу не делал, если честно. Если будет нужно, есть подозрение, что всё получится.
Кроме того, вопрос драйвера (не АЦП, а УВХ) придётся решать в любом случае.

...Ну и по поводу клока тогда вопрос- как себя будут вести многоступенчатые паплайн АЦП при использовании клока с переменным шагом (задержка). Что будет с конвеером? Или надо ждать опустошения конвеера для текущей точки (4-5 периодов клока) и только потом менять задержку, а промежуточные выборки "в мусор" отправлять?

1. Почему именно переменный шаг? Не забывайте, что сигнал, по условию, периодический. Достаточно просто сделать период выборки кратным периоду сигнала с небольшой разницей. Или, выражаясь более точно, равным m*T+k*T/n, где Т - период сигнала, m - неотрицательное целое число, n - число точек на период "стробоскопической" картинки, k - натуральное число, причём 0<k<n, и n/k не должно принадлежать множеству N (N - натуральные числа). Генератор выборки при этом можно реализовать на синтезаторе с узкодиапазонным ГУН для уменьшения джиттера.
Можно сделать и на линии задержки. Тогда ФАП генератора частоты выборки подстраивается точно под период сигнала, а фаза выборки двигается с помощью программируемой ЛЗ. На мой взгляд, этот способ имеет ряд преимуществ, хоть и немного сложнее в реализации. Кроме того, шумы, вероятно, будут несколько выше.
2. Ничего не будет, даже при "сдвижке", если она не слишком велика. См. даташит, в части минимальной частоты выборки.
3. Не надо. Конвейер - та же цепочка малоразрядных квантователей по уровню (собственно, АЦП) и УВХ. Макс. период между выборками определяется утечкой кондёров этих "промежуточных" УВХ.

[deemon]

@deemon[b] Схема с фапч непрактична. часто бывает что событие повторяется, но задержка между событиями непостоянна (хотя бы тот же джиттер источника). Поэтому лучше от триггера (или прескалера, если посторение событий слишком частое) запустить аналоговую регулируемую схему задержки пикосекундного разрешения (ничего в ней сложного нет, обычный ГЛИН плюс быстрый компаратор) и регулируя эту задержку снимать осциллограмму по-точкам.

ФАПЧ нужна только для устойчивого запуска прескейлера , ведь входной сигнал несинусоидальный . Теоретически можно ФАПЧ заменить на перестраиваемый фильтр с достаточной полосой частот , чтобы выделить из сигнала частоту первой гармоники , которая будет устойчиво запускать прескейлер . С другой стороны , делать схему на ГЛИН и компараторе стоит только если наш входной сигнал нерегулярный . Но это намного сложнее в настройке , да и джиттер .......

Правда?
Подтвердить расчётом можете?

Нельзя делить, да ещё "счётчиком". Сразу джиттер полезет.

Какие "короткие импульсы для нашей схемы УВХ"? Вы хоть понимаете, о чём здесь идёт речь, уважаемый?

[b]Чем фильтруем? ФНЧ с полосой в 1 ГГц, что ли?

Я не пойму , зачем вы трудитесь тут всё это писать ? Я не собираюсь с вами что-либо обсуждать - вы просто не в курсе дела . Еслы вы не знаете , какие короткие импульсы нужны схеме УВХ , и наивно полагаете , что после УВХ нам нужен фильтр с полосой 1 ггц ...... то я уж и не знаю , о чём с вами говорить-то можно . Вы не понимаете , что вообще есть стробоскопическое преобразование .....
Кроме того , речь идёт о медленном АЦП , а вы предлагаете применять его внутреннюю схему УВХ , ага . Если этот медленный АЦП имеет полосу , скажем , в 100 кгц , а вы ему на вход гигагерц подадите

Сообщение отредактировал Alexandr - Nov 8 2007, 12:11

[vvs157]

Почитал тему внимательно.
Вероятно, весь сыр-бор разгорелся после вот этого поста:

С чего это Вы взяли. Обсуждается вопрос именно о том, как без больших затрат "сдвинуть" спектр периодического сигнал вниз, для последующей оцифровкой НЧ АЦП.

, который содержит в себе совершенно неверное утверждение о том, что спектр сигнала (в полосе 0-1ГГц) нужно куда-то "сдвигать".

Как тогда называть операцию, при которой периодический сигнал произвольной формы с частотой повтовения F преобразуется в периодический сигнал той же формы, но только частотой повторения F/N, где N>>1?

[khach]

ФАПЧ нужна только для устойчивого запуска прескейлера , ведь входной сигнал несинусоидальный . Теоретически можно ФАПЧ заменить на перестраиваемый фильтр с достаточной полосой частот , чтобы выделить из сигнала частоту первой гармоники , которая будет устойчиво запускать прескейлер . С другой стороны , делать схему на ГЛИН и компараторе стоит только если наш входной сигнал нерегулярный . Но это намного сложнее в настройке , да и джиттер .......

Реальная ситуация
Высокодобротное VCO ФАПЧа действует как маховик- сглаживает джиттер запуска. Из-за этого наблюдение сильно джиттерящего сигнала (например с выхода FPGA или USB high speed) невозможно- на экране сплошная мазня. Это очень удобно для глазковой диаграммы, но померять положение кросспоинта дифсигнала невозможно. Зато при триггерном запуске схемы временной задержки- кросспоинт виден отлично.
В принципе, в хорошем стробоскопе должны быть реализованны оба метода. Но для хорошей глазковой диаграммы нужен высокодобротный генератор VCO, соответственно с узкой полосой подстройки. Приходилось делать всякие извращения- Сменный керамический резонатор, механически перестраиваемый коаксиальный резонатор. Сейчас вроде удалось сделать нормальную петлю на CRO и DDS. Но процедура входа в синхронизм совсем нетривиальна.

[Stanislav]

Я не пойму , зачем вы трудитесь тут всё это писать ?

Не зачем, а для кого. Для автора темы, и для других, кому это может быть интересным, и кто сможет извлечь из написанного пользу. К Вам это, естественно, не относится.

...Я не собираюсь с вами что-либо обсуждать - вы просто не в курсе дела . Еслы вы не знаете , какие короткие импульсы нужны схеме УВХ ,

Я привёл АЦП, УВХ которого ни в каких "короткие импульсах" для нормальной работы не нуждается. Более того, подобных УВХ на "россыпи" мне в своё время пришлось спроектировать немало.

...и наивно полагаете , что после УВХ нам нужен фильтр с полосой 1 ггц ...... то я уж и не знаю , о чём с вами говорить-то можно .

А я например, не знаю, о чём можно говорить с человеком, утверждающим, что после УВХ вообще нужен какой-то "фильтр". Я лишь уточнил, какая у него должна быть полоса, дабы глупость данной фразы стала всем очевидной.
Вот если поясните, какой такой "фильтр" нужен после УВХ, возможно, я изменю собственное мнение.

Вы не понимаете , что вообще есть стробоскопическое преобразование .....
Кроме того , речь идёт о медленном АЦП , а вы предлагаете применять его внутреннюю схему УВХ , ага .

"Медленный АЦП" имеет место только в Вашем воспалённом воображении. Я здесь предлагаю недорогие АЦП, которыми можно оцифровывать сигнал в полосе 0-1ГГц с частотой от 1 до 100-150 МГц

Для остальных же скажу, что применять низкочастотные АЦП с внешним УВХ для стробоскопической выборки столь широкополосного сигнала крайне нежелательно - получится не картинка, а, как тут уже говорили, сплошная "мазня".

Как тогда называть операцию, при которой периодический сигнал произвольной формы с частотой повтовения F преобразуется в периодический сигнал той же формы, но только частотой повторения F/N, где N>>1?

1. Той же формы не получится никак - определение не верно. Получится последовательность выборок, по которой можно судить о форме исходного сигнала, только и всего.
2. Говорть о частоте нет особого смысла. Лучше представлять процесс во временнОй области. Спектр сигнала после УВХ будет кардинальным образом отличаться от спектра исходного сигнала, поэтому речи о каком-либо "сдвиге" идти не может. Говорить же о "сдвинутом спектре" и "частоте повторения" картинки также некорректно.
3. Называть данную операцию, как мне кажется, лучше всего "стробоскопической выборкой", что и сделано автором. Этот термин вполне понятен для специалистов, и не вносит дополнительной путаницы в существо вопроса.

Сообщение отредактировал Alexandr - Nov 8 2007, 12:13

[deemon]

Реальная ситуация
Высокодобротное VCO ФАПЧа действует как маховик- сглаживает джиттер запуска. Из-за этого наблюдение сильно джиттерящего сигнала (например с выхода FPGA или USB high speed) невозможно- на экране сплошная мазня. Это очень удобно для глазковой диаграммы, но померять положение кросспоинта дифсигнала невозможно. Зато при триггерном запуске схемы временной задержки- кросспоинт виден отлично.
В принципе, в хорошем стробоскопе должны быть реализованны оба метода. Но для хорошей глазковой диаграммы нужен высокодобротный генератор VCO, соответственно с узкой полосой подстройки. Приходилось делать всякие извращения- Сменный керамический резонатор, механически перестраиваемый коаксиальный резонатор. Сейчас вроде удалось сделать нормальную петлю на CRO и DDS. Но процедура входа в синхронизм совсем нетривиальна.

Я бы ещё предусмотрел для ФАПЧ возможность менять полосу пропускания фильтра . Тогда получится три режима - ФАПЧ с узкой полосой , для наблюдения высокостабильного сигнала ( или для наблюдения глазковой диаграммы , если это нужно ) , ФАПЧ с широкой полосой для наблюдения сигнала с сильным собственным джиттером , и схема с чисто триггерным запуском , для нерегулярного сигнала .