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.

[ledum]

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?

ШУтите.
Дык самый быстрый триггер из тех, что у меня дома завалялся требует на все про все для переключения где-то 350пс минимум положительную иголку по С при тактовой до 2-х Гиг (как они в даташите получили 3 - не знаю, ибо по сбросу или установке ему нужно где-то 400пс да и задержка тоже - будь здоров). Иначе процесс переключения станет вероятностным. Типа может установится, а может подумает, но вернется в предыдущее состояние. Причем частота иголок не важна. Хоть 1 кГц. Да и добавочный джиттер у них до 1пс. Что там в скоростных делителях - фиг его знает - большинство генерят при отсутствии сигнала, типа регенеративных, ну или 193-й серии. Разве что такие http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NBSG53A-D.PDF покатят. Разве триггер на дискретах собрать? Лет 20 назад такое делали. На 2Т682А-2 и 3А112

Сообщение отредактировал ledum - May 25 2010, 21:40

[Stanislav]

ШУтите.
Дык самый быстрый триггер из тех, что у меня дома завалялся требует на все про все для переключения где-то 350пс минимум положительную иголку по С при тактовой до 2-х Гиг (как они в даташите получили 3 - не знаю, ибо по сбросу или установке ему нужно где-то 400пс да и задержка тоже - будь здоров).

Нет, не шучу.
Логика работы узла должна соответствовать RS-триггеру, или одновибратору. То есть, после прохождения фронта, выход перестаёт зависеть от входа, пока триггер не будет сброшен.
Делать такой триггер, по моему разумению, надо на элементах эмиттерно-связанной логики, буде готового не найдётся. Думается, можно и на дискретах попробовать собрать, нечто вроде ячейки Джильберта.
Надёжность срабатывания триггера будет определяться количеством заряда, которое способен поставить на его вход фотодиод, а также характеристиками его элементов и ёмкостями монтажа.

..................................

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.

Ну, Вы же сами предложили затягивать импульс на диоде.
Я лишь пытаюсь найти средство борьбы со "звоном" на заднем фронте.

...Постройте на его фоне типичные задержки предлагаемой логики.

Задержки здесь, думается, не при чём. Нужно лишь обеспечить приемлемый джиттер фронтов сигнала на выходе.

...К вопросу о прескалерах. Обратите внимание на осцилляции на "хвосте" импульса. Что в этом случае скажет перскалер?

Дык, я же и предлагаю ставить такой триггер до прескалера (делителя), буде такой потребуется вообще.

...Тоже хотелось бы посмотреть на современные схемные решения таких триггеров- расширителей импульса.

Боюсь, более того, что написал ранее, вряд ли что-нибудь смогу предложить...
Хотя, если подумать...