реклама на сайте
подробности

 
 
> Измерения временного интервала, Как это сделать наиболее просто и точно?
Petrovich
сообщение Mar 26 2010, 11:01
Сообщение #1


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 230
Регистрация: 2-06-05
Из: Днепропетровск
Пользователь №: 5 658



Есть задача.
Имеется генератор 40МГц. Используя только его нужно измерить временной интервал до 500uS c точностью не менее 2nS.
Кто подскажет как это сделать наиболее просто?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
2 страниц V   1 2 >  
Start new topic
Ответов (1 - 28)
SSerge
сообщение Mar 26 2010, 13:56
Сообщение #2


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 719
Регистрация: 13-09-05
Из: Novosibirsk
Пользователь №: 8 528



Методом грубой силы, наверное, проще всего. Гигагерцовая логика нынче доступна, умножить тактовую частоту в 16, 20 или даже 25 раз тоже не сложно.


--------------------
Russia est omnis divisa in partes octo.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
VCO
сообщение Mar 26 2010, 18:22
Сообщение #3


Voltage Control Output
******

Группа: Свой
Сообщений: 4 598
Регистрация: 21-07-09
Из: Kursk
Пользователь №: 51 436



unsure.gif
Цитата(SSerge @ Mar 26 2010, 16:56) *
Гигагерцовая логика нынче доступна, умножить тактовую частоту в 16, 20 или даже 25 раз тоже не сложно.

А может получится засунуть весь проект в FPGA, например, Spartan6 или Virtex6, заодно с цифровой частью ФАПЧ на 500-1000 МГц? smile3046.gif
Заодно все нужные мозги туда запихнёте! Device-on-chip - Устройство-в-микросхеме теперь очень модно и важно с точки зрения нуихау. rolleyes.gif
Может затраты на суперчипы окупятся??? unsure.gif


--------------------
Слово - не воробей, вылетит - не пощадит
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Petrovich
сообщение Mar 26 2010, 18:30
Сообщение #4


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 230
Регистрация: 2-06-05
Из: Днепропетровск
Пользователь №: 5 658



Нет, это не годится, во первых ограничение по потреблению, во вторых получится дорого
Go to the top of the page
 
+Quote Post
khach
сообщение Mar 26 2010, 19:52
Сообщение #5


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 3 439
Регистрация: 29-12-04
Пользователь №: 1 741



Аналоговый время-амплитудный преобразователь, если измерять надо часто. Или интерполятор (времянная лупа) если можно подождать разряда конденсатора, считая импульсы.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Tarantoga
сообщение Mar 27 2010, 14:03
Сообщение #6


Участник
*

Группа: Участник
Сообщений: 56
Регистрация: 19-04-08
Пользователь №: 36 903



1. Заряжаем конденсатор током I1 за время измеряемого интервала.
2. Разряжаем током I2=I1/25 (или по вкусу). Считаем число периодов 40МГц до пересечения нуля. Получается время с разрешением 1нс.
Должно получиться.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
SSerge
сообщение Mar 27 2010, 16:31
Сообщение #7


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 719
Регистрация: 13-09-05
Из: Novosibirsk
Пользователь №: 8 528



Цитата(Tarantoga @ Mar 27 2010, 20:03) *
1. Заряжаем конденсатор током I1 за время измеряемого интервала.
2. Разряжаем током I2=I1/25 (или по вкусу). Считаем число периодов 40МГц до пересечения нуля. Получается время с разрешением 1нс.
Должно получиться.

Делим 500 микросекунд на 2 наносекунды, берём двоичный логарифм.
А теперь, внимание, вопрос: много Вы видели 18-разрядных АЦП с двойным интегрированием?

А вот если не весь интервал так измерять, а только время от фронта входного сигнала до следующего клока, то это другое дело, тут уже требования к точности аналоговой схемы вполне разумные.


--------------------
Russia est omnis divisa in partes octo.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
VCO
сообщение Mar 27 2010, 18:31
Сообщение #8


Voltage Control Output
******

Группа: Свой
Сообщений: 4 598
Регистрация: 21-07-09
Из: Kursk
Пользователь №: 51 436



Цитата(SSerge @ Mar 27 2010, 19:31) *
Делим 500 микросекунд на 2 наносекунды, берём двоичный логарифм.
А теперь, внимание, вопрос: много Вы видели 18-разрядных АЦП с двойным интегрированием?

Тут на соседней ветке видел - C8051F350 http://www.silabs.com/Support%20Documents/...1F350_Short.pdf
Здесь другой вопрос возник - а как быть с ТКС и ТКЕ эталонных элементов, обеспечат ли они 2 нс? unsure.gif
Цитата
А вот если не весь интервал так измерять, а только время от фронта входного сигнала до следующего клока, то это другое дело, тут уже требования к точности аналоговой схемы вполне разумные.

Здесь другие вопросы: А какой минимальный временной интервал надо измерять? А успеют ли ключ и АЦП поймать нужный уровень и , если успеют, то с какой погрешностью, а если не успеют, то как зафиксировать, может нужно аналоговое ЗУ для захвата и т.д. А главный вопрос:
А лучше ли это, чем "метод грубой силы"??? laughing.gif


--------------------
Слово - не воробей, вылетит - не пощадит
Go to the top of the page
 
+Quote Post
rx3apf
сообщение Mar 27 2010, 19:00
Сообщение #9


Гуру
******

Группа: Участник
Сообщений: 3 834
Регистрация: 14-06-06
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 18 047



Цитата(YIG @ Mar 27 2010, 21:31) *
Здесь другой вопрос возник - а как быть с ТКС и ТКЕ эталонных элементов, обеспечат ли они 2 нс? unsure.gif

Ну, вообще-то уже один эталон есть - опорный сигнал с периодом 25 nS. Никто не мешает померять его период тем же методом в отсутствии входного сигнала, сразу после измерения исследуемого сигнала, чтобы температурный дрейф и все такое не сказались. Вроде бы никаких подводных камней и 1..2 nS разрешения вполне достижимы ?
Цитата
Здесь другие вопросы: А какой минимальный временной интервал надо измерять? А успеют ли ключ и АЦП поймать нужный уровень

А АЦП-то торопится некуда. Ключик открыли, измерительный конденсатор начал заряжаться через резистор (и без генератора тока обойдемся, потом пересчитаем), ключик закрылся - запустили АЦП. Хорошо бы, чтобы за это время не утекло с конденсатора. Тут любой набортный ADC справиться должен.
Цитата
может нужно аналоговое ЗУ для захвата

Вот оно и есть, конденсатор.
Цитата
А лучше ли это, чем "метод грубой силы"??? laughing.gif

Все ж гигагерцовая логика не в каждом ларьке продается, да и опорник множить - все ж раздувается...

Но все это (с преобразованием время-напряжение) в теории понятно, а на практическую схемотехнику я бы и сам с интересом поглядел бы - хотел такую штуку сделать в самодельном частотомере (все ж на два порядка можно улучшить разрешение), но как все это сделать по-красивее, чтобы не получить из-за гонок фронтов ошибку в дискрет опорника, к примеру...
Go to the top of the page
 
+Quote Post
SSerge
сообщение Mar 27 2010, 19:28
Сообщение #10


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 719
Регистрация: 13-09-05
Из: Novosibirsk
Пользователь №: 8 528



Цитата(YIG @ Mar 28 2010, 00:31) *
А лучше ли это, чем "метод грубой силы"??? laughing.gif

Так о том и речь, что сейчас все эти методы имеют смысл при пико- и фемтосекундных временах, с развитием техники граница применимости простых лобовых решений смещается в сторону всё больших частот.
А частоту умножить - одна микросхема, практически без обвязки и без настройки.

Замечу, что быстрыми в "методе грубой силы" должны быть только логика на входе да несколько первых разрядов счётчика, остальные могут быть уже медленными, т.к. они считают только импульсы переполнения от быстрого счётчика.
Кстати, узнать состояние быстрого счётчика по окончанию импульса можно без параллельного считывания его состояния.
Это можно сделать методом досчёта до переполнения, подавая ему на вход свои счётные импульсы. Так сделано, например в широко известном частотомере на PIC16.


--------------------
Russia est omnis divisa in partes octo.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
asdf
сообщение Mar 27 2010, 22:04
Сообщение #11


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 775
Регистрация: 11-05-05
Пользователь №: 4 913



Цитата(Petrovich @ Mar 26 2010, 21:30) *
Нет, это не годится, во первых ограничение по потреблению, во вторых получится дорого

Рекомендую посмотреть TDC-GP2
Поищите, по ним уже было обсуждение
Прикрепленные файлы
Прикрепленный файл  DB_GP2_e.pdf ( 433.75 килобайт ) Кол-во скачиваний: 52
 
Go to the top of the page
 
+Quote Post
jam
сообщение Mar 28 2010, 18:27
Сообщение #12


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 792
Регистрация: 9-08-05
Из: Транай
Пользователь №: 7 474



Цитата(asdf @ Mar 28 2010, 02:04) *
Рекомендую посмотреть TDC-GP2
Поищите, по ним уже было обсуждение

Поиск результатов не дал - интересно, где их можно купить и сколько стоют.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
ledum
сообщение Mar 28 2010, 20:05
Сообщение #13



******

Группа: Участник
Сообщений: 3 650
Регистрация: 1-02-09
Из: Киев
Пользователь №: 44 237



Цитата(jam @ Mar 28 2010, 21:27) *
Поиск результатов не дал - интересно, где их можно купить и сколько стоют.

Обычно у Киевского Филура и Питерского Аллюра прайс совпадает со складом http://aly.ru/PRICE_part/acam.htm
http://filur.net/Price/Filur_PrLisr/49.htm
To Petrovich А эталон 40 МГц это какой генератор у Вас - 2нс/500мкс=4Е-6, т.е. 4ppm - это уже, как минимум, должен быть термокомпенсированый

Сообщение отредактировал ledum - Mar 28 2010, 20:45
Go to the top of the page
 
+Quote Post
asdf
сообщение Mar 28 2010, 20:05
Сообщение #14


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 775
Регистрация: 11-05-05
Пользователь №: 4 913



Цитата(jam @ Mar 28 2010, 22:27) *
Поиск результатов не дал - интересно, где их можно купить и сколько стоют.

http://www.e7e.ru/?top=2
в Москве дает 21-26$
Go to the top of the page
 
+Quote Post
jam
сообщение Mar 28 2010, 20:53
Сообщение #15


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 792
Регистрация: 9-08-05
Из: Транай
Пользователь №: 7 474



Цитата(asdf @ Mar 29 2010, 00:05) *
http://www.e7e.ru/?top=2
в Москве дает 21-26$

Однако на TDC-GPX цена аж 230$ - дешевле взять быстрый ацп или увх с микроконтроллером.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
VCO
сообщение Mar 29 2010, 02:04
Сообщение #16


Voltage Control Output
******

Группа: Свой
Сообщений: 4 598
Регистрация: 21-07-09
Из: Kursk
Пользователь №: 51 436



Цитата(ledum @ Mar 29 2010, 00:05) *
А эталон 40 МГц это какой генератор у Вас - 2нс/500мкс=4Е-6, т.е. 4ppm - это уже, как минимум, должен быть термокомпенсированый

Кстати, точность, термостабильность и временная стабильность важны для всех методов, кроме тех, где частота будет умножаться.


--------------------
Слово - не воробей, вылетит - не пощадит
Go to the top of the page
 
+Quote Post
ledum
сообщение Mar 29 2010, 06:58
Сообщение #17



******

Группа: Участник
Сообщений: 3 650
Регистрация: 1-02-09
Из: Киев
Пользователь №: 44 237



Цитата(YIG @ Mar 29 2010, 05:04) *
Кстати, точность, термостабильность и временная стабильность важны для всех методов, кроме тех, где частота будет умножаться.

Почему же только - если генератор взять обычный клоковый с отклонением 50ppm, то никакое умножение 4ppm с него не сделает - погрешность останется те же 50ppm, если, конечно, умножитель не совсем кривой, и точность будет в пределах 25нс.
Зы А в даташите на TDC-GP2 уж что-то накручено, и 15 ns pulse-pair resolution при длительности интервала максимум 1.8мкс как-то заставляет задуматься в применимости в данном приложении
Go to the top of the page
 
+Quote Post
VCO
сообщение Mar 29 2010, 07:45
Сообщение #18


Voltage Control Output
******

Группа: Свой
Сообщений: 4 598
Регистрация: 21-07-09
Из: Kursk
Пользователь №: 51 436



Цитата(ledum @ Mar 29 2010, 10:58) *
Почему же только - если генератор взять обычный клоковый с отклонением 50ppm, то никакое умножение 4ppm с него не сделает - погрешность останется те же 50ppm, если, конечно, умножитель не совсем кривой, и точность будет в пределах 25нс.

Да, но ppmы то после умножения будут не от 25 нс, а от 1 нс, например.


--------------------
Слово - не воробей, вылетит - не пощадит
Go to the top of the page
 
+Quote Post
ledum
сообщение Mar 29 2010, 08:01
Сообщение #19



******

Группа: Участник
Сообщений: 3 650
Регистрация: 1-02-09
Из: Киев
Пользователь №: 44 237



Цитата(YIG @ Mar 29 2010, 10:45) *
Да, но ppmы то после умножения будут не от 25 нс, а от 1 нс, например.

Не надо путать разрешающую способность и точность. Если Вы умножите 40.002 МГц на 25, получите 1000.05 МГц и будете ими, такими же ошибочными заполнять измеряемый интервал получите на счетчике 500025 импульсов заполнения на точном измеряемом интервале 500мкс, вместо 500000 правильных, с той же самой относительной погрешностью.
По ходу возник вопрос какой сигнал автор вопроса собирается измерять и сможет ли он сформировать правильно фронты

Сообщение отредактировал ledum - Mar 29 2010, 08:13
Go to the top of the page
 
+Quote Post
asdf
сообщение Mar 29 2010, 08:10
Сообщение #20


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 775
Регистрация: 11-05-05
Пользователь №: 4 913



Цитата(jam @ Mar 29 2010, 00:53) *
Однако на TDC-GPX цена аж 230$ - дешевле взять быстрый ацп или увх с микроконтроллером.

УВХ на 25псек стоит 1500$ biggrin.gif? ,пардон за bb-offtopic.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
jam
сообщение Mar 29 2010, 08:55
Сообщение #21


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 792
Регистрация: 9-08-05
Из: Транай
Пользователь №: 7 474



Цитата(asdf @ Mar 29 2010, 12:10) *
УВХ на 25псек стоит 1500$ biggrin.gif ? ,пардон за bb-offtopic.gif

Это у Hittite такая цена безумная - SPT9101 с более приличной ценой.

Кроме того сейчас есть массивы увх  drs.web.psi.ch/docs/nss08.pdf - обещают по 15уе за 8 каналов, но продают за 100евро и то по блату.


Но проще всего взять быстрый ацп - для таких применений то что надо.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
asdf
сообщение Mar 29 2010, 09:11
Сообщение #22


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 775
Регистрация: 11-05-05
Пользователь №: 4 913



Цитата(jam @ Mar 29 2010, 12:55) *
Это у Hittite такая цена безумная - SPT9101 с более приличной ценой.
Но проще всего взять быстрый ацп - для таких применений то что надо.

Это, похоже, аналог AD9101, так он не подойдет, у него полоса 350мГц.
Если TDC не нравится, можно сделать похожий измеритель с использованием, например , линий задержки DS.
Привда в рассыпухе это будет громоздко, да и потреблять будет намного больше.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
jam
сообщение Mar 29 2010, 09:15
Сообщение #23


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 792
Регистрация: 9-08-05
Из: Транай
Пользователь №: 7 474



Цитата(asdf @ Mar 29 2010, 13:11) *
Это, похоже, аналог AD9101, так он не подойдет, у него полоса 350мГц.
Если TDC не нравится, можно сделать похожий измеритель с использованием, например , линий задержки DS.
Привда в рассыпухе это будет громоздко, да и потреблять будет намного больше.


А 350МГц и не нужно - мы получаем 50ps c полосой 20Мгц. Битность ацп умножается на полосу. Но есть у нас и настоящие  http://afi.jinr.ru/ВЦП
Go to the top of the page
 
+Quote Post
asdf
сообщение Mar 29 2010, 09:29
Сообщение #24


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 775
Регистрация: 11-05-05
Пользователь №: 4 913



Цитата(ledum @ Mar 29 2010, 10:58) *
А в даташите на TDC-GP2 уж что-то накручено, и 15 ns pulse-pair resolution при длительности интервала максимум 1.8мкс как-то заставляет задуматься в применимости в данном приложении

Там, в зависимости от включения и тактовой частоты интервал до мсек может быть.
Но в данном случае, как мне кажется, более правильно применить смешанную схему - основное измерение делать заполнением периода тактовой 40мГц, а период до 25нсек в начале и в конце измерять с помощью TDC или схемки на линии задержки.

Цитата(jam @ Mar 29 2010, 13:15) *
А 350МГц и не нужно - мы получаем 50ps c полосой 20Мгц. Битность ацп умножается на полосу. Но есть у нас и настоящие  http://afi.jinr.ru/ВЦП

Никогда не сталкивался, поделитесь информацией как это делается.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
VCO
сообщение Mar 29 2010, 11:37
Сообщение #25


Voltage Control Output
******

Группа: Свой
Сообщений: 4 598
Регистрация: 21-07-09
Из: Kursk
Пользователь №: 51 436



Цитата(ledum @ Mar 29 2010, 12:01) *
Не надо путать разрешающую способность и точность.

А, ну да, виноват, дурак, исправлюсь! smile.gif Что-то башка сегодня савсэм плахой. biggrin.gif Я видимо в мыслях имел только неточность частоты, которую можно компенсировать калибровкой, а зачем-то нестабильности приплёл. Но в природе эти вещи обычно взаимосвязаны, хотя и бывают исключения.
Цитата
По ходу возник вопрос какой сигнал автор вопроса собирается измерять и сможет ли он сформировать правильно фронты

Похоже, обычная в этой ветке история, автор темы задаёт вопрос и куда-то смывается, а все здесь голову ломают. Ну ничего, зато много полезной информации черпаем!


--------------------
Слово - не воробей, вылетит - не пощадит
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Petrovich
сообщение Mar 29 2010, 11:49
Сообщение #26


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 230
Регистрация: 2-06-05
Из: Днепропетровск
Пользователь №: 5 658



Цитата(ledum @ Mar 28 2010, 23:05) *
Обычно у Киевского Филура и Питерского Аллюра прайс совпадает со складом http://aly.ru/PRICE_part/acam.htm
http://filur.net/Price/Filur_PrLisr/49.htm
To Petrovich А эталон 40 МГц это какой генератор у Вас - 2нс/500мкс=4Е-6, т.е. 4ppm - это уже, как минимум, должен быть термокомпенсированый

Генератор хороший 2ppm.
Аналоговую схемотехнику не хочется туда добавлять, появятся иные проблемы...
Видно придется ставить еще один генератор и делать нониусный измеритель... но все равно придется думать как его упростить...
Go to the top of the page
 
+Quote Post
ledum
сообщение Mar 29 2010, 12:17
Сообщение #27



******

Группа: Участник
Сообщений: 3 650
Регистрация: 1-02-09
Из: Киев
Пользователь №: 44 237



Цитата(Petrovich @ Mar 29 2010, 14:49) *
Генератор хороший 2ppm.
Аналоговую схемотехнику не хочется туда добавлять, появятся иные проблемы...
Видно придется ставить еще один генератор и делать нониусный измеритель... но все равно придется думать как его упростить...

Ну а если поставить умножитель с минимумом обвязки, например, Si5322 или выбрать что-нибудь http://www.silabs.com/products/clocksoscil...es/default.aspx Мануал на все умножители с установкой коэффициентов http://www.silabs.com/Support%20Documents/...renceManual.pdf . Или подыскать другие Сонетовские чипы-умножители. Разрешалова с клоковой 622 или 644 МГц уже должно хватить. В крайнем случае взять ADF4360 -5, -6 и зафапировать от 40МГц, обвязка будет тоже почти никакая

Сообщение отредактировал ledum - Mar 29 2010, 12:44
Go to the top of the page
 
+Quote Post
jam
сообщение Mar 29 2010, 14:03
Сообщение #28


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 792
Регистрация: 9-08-05
Из: Транай
Пользователь №: 7 474



Цитата(asdf @ Mar 29 2010, 13:29) *
Никогда не сталкивался, поделитесь информацией как это делается.

Если известна форма сигнала и сделать две выборки при помощи ацп с текущей разрядностью (полученной при этих выборках разницей амплитуды) , то можно вычислить начало сигнала. Например предположим , что мы семплируем фронт имеющий постоянную скорость нарастания и с промежутком в 10нс сделали две выборки. Одна скажем показала 100ед, а вторая 1100ед. Следовательно сигнал начался за 1нс до первой выборки с точностью 10пс. Как видите - фронт больше 100нс - а разрешение при этом 10пс. Аппертурный джиттер ацп итд в этом примере не учтён.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
asdf
сообщение Mar 29 2010, 19:58
Сообщение #29


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 775
Регистрация: 11-05-05
Пользователь №: 4 913



Цитата(jam @ Mar 29 2010, 18:03) *
Если известна форма сигнала и сделать две выборки при помощи ацп с текущей разрядностью (полученной при этих выборках разницей амплитуды) , то можно вычислить начало сигнала.

Понятно, спасибо.
Go to the top of the page
 
+Quote Post

2 страниц V   1 2 >
Reply to this topicStart new topic
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 


RSS Текстовая версия Сейчас: 24th July 2025 - 03:06
Рейтинг@Mail.ru


Страница сгенерированна за 0.01966 секунд с 7
ELECTRONIX ©2004-2016