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.

[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.

[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.

[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

 

[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

[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.

[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 .