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.

[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 .

[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?