Duty Cycle Stabilizer 80MHz, тактирование АЦП от коротких оптических импульсов Опции

[_pv]

Добрый день, товарищи. Нужна помощь:
Возник вопрос о тактировании АЦП от оптики.
Импульсы с фотодетектора могут быть короче 100пс. частота ~80MHz
Как, не испоганив джиттера, сделать duty cycle 45-55%, ну или хотя бы 30-70% (если включить внутренний стабилизатор клоков у АЦП)
Под "не испоганить" будем считать добавить не сильно больше 0.1пс (apperture jitter АЦП).
как быть:
поделить пополам (чем? высокочастотный прескалер, но чтоб работал начиная от DC?) а потом обратно умножить, например в ad9552?
или полосовой фильтр на 80МГц а потом усилить, но боюсь из-за крайне низкой исходной скважности после фильтра усиливать уже будет нечего. джиттер утонет в шумах.
может еще какие идеи есть?

[khach]

От фемтосекундника (титан-сапфира) синхронизируетесь? Ну во первых, можно расширить импульсы, применив более медленные фотодиоды. Передний фронт у них будет стоять точно (синхронно с лазерным импульсом), а задний (растянутый) позволит успеть среагировать компаратору. Имеет смысл растягивать до 1-2 нс, т.е брать PiN фотодиод с полосой 1ГГц или чуть меньше. Зато компаратор искать по-шустрее, ADCMP604, ADCMP580 (если не боитесь генерации на свч, вернее сумеете с ней справится)
По переднему фронту импульса запускаем компаратор, и ведем сигнал на обычную РЧ фапч. Если резонатор лазера стабильный- то в качестве ГУНа используем VCXO на 80 ( или 160 Мгц). Если нестабилен (плавает от времени, от шумов)- то обычный варикапный VCO. Начать с кварца, а если захват петли будет срывать- то переходить на VCO. Обычно это бывает от акустических шумов системы охлаждения кристалла титан-сапфира (вода вибрации насоса приносит) и высокодобротный кварц неуспевает за акустическими шумами перестроиться. Если же система не шумит- то значит вам повезло.
Петлю ФАПЧ строить самодельную, целочисленную (1к1, 2к1), на ЭСЛ триггерах- джиттер не пострадает. В качестве ФД что-то типа MAX9382 AD9901
ЗЫ. Приятно напругу с выхода ФД после фильтра НЧ посмотреть анализатором спектра низкочастотным- сразу видны акустические шумы на оптическом столе.
ЗЫ2. Если в лабе есть DG535 генератор задержек от SRS ( а в фемтосекундной лабе он почти всегда есть) то заведите сигнал с фотодиода на его вход внешней синхронизации. Там как раз 80 Мгц петля. И стробируйте АЦП с выхода генератора. Или посмотрите по схеме DG535 как петля сделана и повторите на макетке.

[VCO]

От фемтосекундника (титан-сапфира) синхронизируетесь? Ну во первых, можно расширить импульсы, применив более медленные фотодиоды. Передний фронт у них будет стоять точно (синхронно с лазерным импульсом), а задний (растянутый) позволит успеть среагировать компаратору.

Тогда при при таких условях куда проще применить формирователь меандра, поделив частоту пополам, а затем умножитель на два, коих схем - немеренно. Самая лучшая изних DDS - минимальный джиттер, одна микросхема, минимальная ошибка при максимальной частоте синхронизации, никакого переноса частоты со всеми вытекающими последствиями и т.д. Можно и попроще и дешевле, если джиттер не жмёт! В этой ветке была подобная тема, которая сдохла в ожидании топикстартера, но все участники, может быть не зря старались. Это решение - синтез из прошлых идей ушедшей темы многих участников!

[khach]

Тогда при при таких условях куда проще применить формирователь меандра, поделив частоту пополам, а затем умножитель на два, коих схем - немеренно.

Вы представляете себе, что такое 100 пс импульс? Который вообще то нормально рассмотреть можно только стробоскопическим осциллографом. Почти любой СВЧ прескалер сойдет с ума, если ему на вход это чудо подадут без предварительного формирования (и с такой низкой частотой повторения). А задержка пропагации импульса внутри компаратора больше, чем длина импульса. Поэтому все стандартные схемы расширения "идут в сад". Работают только схемы на базе интегрирования заряда. Но они оставляют от переднего фронта (самого важного для нас) рожки да ножки. Поэтому и делают "запоминание" зарядового пакета фотогенеренных носителей на емкости PN перехода фотодиода, а потом достаточно медленное "высасывание" их наружу на согласованную нагрузку. Не забываем, что фотодиод в таком режиме имеет очень нелинейно меняющийся от времени импеданс, и согласовать его с 50 омами бывает нелегко.

[VCO]

Вы представляете себе, что такое 100 пс импульс?

Не поверите, но представляю, это полперода частоты 5 ГГц, но частота следования таких импульсов - всего 80 МГц, поэтому и посоветовал такое решение. Зафиксировыать импульс можно логикой Hittite, затем поделить высокоскоростной или ПЛИС. Далее - по запросам автора!

[khach]

Не поверите, но представляю, это полперода частоты 5 ГГц, но частота следования таких импульсов - всего 80 МГц, поэтому и посоветовал такое решение. Зафиксировыать импульс можно логикой Hittite, затем поделить высокоскоростной или ПЛИС. Далее - по запросам автора!

Если бы полпериода синуса- это было бы очень просто. Обычно сигнал имеет очень крутой фронт- лазерный импульс сильно перегружает фотодиод. А потом следует спад с весьма длинным хвостом. Иногда на хвосте наблюдаются осцилляции. Это сильно зависит от корпусировки фотодиода, к сожалению даже у брендов он не всегда бывает вылизана с точки зрения СВЧ. Т.е в сигнале присутствует куча частот, в кабеле импульс любит "разлазится", поэтому желательно дискриминатор ставить по-ближе к диоду. Еще надо иметь уверенность, что на осцилляциях на хвосте схема обработки импульса не перезапуститься. Если это удалось, т.е триггер прескалера считает только фронт- то считайте, что повезло. Но приходиться делать разный шаманизм- перекашивать вход прескалера по постоянке. итд. А вот дальше делить ничего ненадо- получили меандр 40 Мгц- все, с ним и работаем. Но обычно делаем петлю на 80 или 160 Мгц- никаких ДДСов.
К сожалению, прямой синтез тут некатит- ведущим по частоте в системе служит лазер, а частота повторения 80 МГц определяются механически - временем пробега световой волны по резонатору (round-trip). Можнно конечно подстраивать длину пути световой волны пьезоактюаторами (двигая зеркала), но это еще тот геморрой, да и не каждый в лазер полезет. Это автора темы надо спросить, но наверно такие навороты в данном случае это лишнее.
А сама ФАПЧ примитивная весьма- в аттаче.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

...Еще надо иметь уверенность, что на осцилляциях на хвосте схема обработки импульса не перезапуститься. Если это удалось, т.е триггер прескалера считает только фронт- то считайте, что повезло.

Скажите, а почему нельзя сделать триггер, который будет реагировать только на передний фронт? А сбрасываться принудительно, после того, как входной импульс уже гарантированно закончился?
И зачем вообще нужен компаратор, если нарастающий фронт достаточно крутой сам по себе?

Прошу прощения за ламерство.

[khach]

Скажите, а почему нельзя сделать триггер, который будет реагировать только на передний фронт? А сбрасываться принудительно, после того, как входной импульс уже гарантированно закончился?
И зачем вообще нужен компаратор, если нарастающий фронт достаточно крутой сам по себе?

А триггер успеет среагировать? Фронт то быстро кончается. Сравните с задержкой распространения сигнала в структуре триггера. Вот для примера типичный сигнал со сверхбыстрого фотодиода G4176 Hamamatsu. Постройте на его фоне типичные задержки предлагаемой логики. К сожалению, посмотреть времянки в живую сложновато- на стробоскоп на соответсвующую полосу в штаты ехать надо, приходиться вслепую работать или по принципу- "работает- не трогай".
К вопросу о прескалерах. Обратите внимание на осцилляции на "хвосте" импульса. Что в этом случае скажет перскалер? Компаратор, по крайней мере, позволяет от них отстроиться по амплитуде. Про хиттайтовские триггера самому интересно- когда я с этим возился, хиттайт триггеров еще не делал. В древности были триггера- одновибраторы на туннельных диодах, но вот их вспоминать как раз наверно бессмысленно. Книга Мелешко по наносекундной электронике дает теоретическую базу, но в данном случае бесполезна- слишком далеко техника ушла вперед. Тоже хотелось бы посмотреть на современные схемные решения таких триггеров- расширителей импульса.

Эскизы прикрепленных изображений