Измерение фазового сдвига Sin, точность лучше 0,01градуса. Опции

[sera_os]

Уважаемые спецы!
Есть задача мерять фазовый сдвиг синусоидального сигнала .
Частота 0-500кГц (лучше 1МГц).
Амплитуда 0-10В
Точность 0,01град. для начала, а лучше как-можно точнее , конкретно еще не определились (не пощитали).
С фазовыми сдвигами никогда не работал, поэтому буду благодарен за любую информацию для применения и размышления (методы, готовые решения (схемы), идеи).
Заранее благодарен.

[sera_os]

Рекомендую AD8302
Смотрел, мне СВЧ не нужно.

Думаю точность 1 градус вполне реально.

Маловато будет.

Приборы такие достаточно дорогие, сам не работал, но представляю, что он дожен мерять кроме всего прочего фазу АЧХ, а это то, что вам нужно.

Прибор нужно самому сделать, но посмотреть не помешало б чего буржуи достигли.

Заклинания всё это. Лажу гонят, не верьте. Теоретически оба этих метода дают бесконечную точность (кстати, Фурье здесь - как собаке пятая нога). Мы же говорим о вещах практических.

, но красиво.

Кстати, предлагаю Вашему вниманию вот такой метод (вчера только придумал). Берём измеряемое и опорное колебания, и, с помощью цифрового фазовращателя, приводим их фазы к 90-градусному отличию (нулю на выходе перемножителя-фильтра, или ФД). Можно сделать это итерациями. Зная величину поворота фазы, легко вычислим фазовый сдвиг.
Такую штуку можно сделать и в аналоге, но это опять сложнее.
Достоинства: не требуется нормировка по амплитуде, не требуется вычисление обратных тригонометрических функций.
Недостатки: попробуйте найти их сами. Мне пока что не удалось.

Подумаю об этом
Я вот еще на какой метот смотрю: 2 кампаратора на входах, далее ПЛИСка, в окнах импульсов компараторов забиваются импульсы, которые потом подщитываются. Как вам такой подход? Возможно не самый быстрый но меньше "мозгов програмистов" для реализации нужно. Если метод не устроит прийдется розбиратся с ADC&DSP.
ЗЫ На даный момент финансируется проэкт за свои деньги, и нет возможности привлекать опытных програмистов.
бОльшое СПАСИБО вы во многом просветили

[Artem-1.6E-19]

Заклинания всё это. Лажу гонят, не верьте. Теоретически оба этих метода дают бесконечную точность (кстати, Фурье здесь - как собаке пятая нога). Мы же говорим о вещах практических.

, но красиво.

За бесконечное время, любой метод даст бесконечно точный результат. (согласно некоторым теориям)

[Z0Rk]

Может быть для решения такой задачи возможно использование вот этого...
AD5933 или AD5934

Сам занимался и занимаюсь схожей задачкой но на частотах 3-30МГц. Слепил AD9288 + BF533 + Матлаб*.

[Stanislav]

Я вот еще на какой метот смотрю: 2 кампаратора на входах, далее ПЛИСка, в окнах импульсов компараторов забиваются импульсы, которые потом подщитываются. Как вам такой подход?..

Честно говоря, не очень...
Такой метод даст хорошую точность только теоретически.
Первая засада: какую частоту счёта (или "забивания") Вы собираетесь использовать? Черещщур большая, по-моему, требуется...
Вторая, принципиальная, засада состоит в том, что время переключения "кампараторов" будет сильно (и непредсказуемо!) зависить от амплитуды входных сигналов, точнее, от скорости изменения сигнала на их входах. Вам же нужна неопределённость порядка десятков пикосекунд на разных нагрузках и с разными уровнями сигнала, о чём в такой системе можно смело забыть.
Аналоговые перемножители (и многоразрядные АЦП, как их разновидность ), как ни странно, имеют гораздо меньшую неопределённость фиксации значений сигнала, поэтому, мне кажется, что их применение для решения задачи более предпочтительно.
Кстати, ADSP-BF5xx + SDRAM + 12-разрядный АЦП вряд ли будут дороже и сложнее, чем система на ПЛИС. Похоже, уважаемый ZORk пришёл к такому же выводу.

[Old Nick]

Совсем застращали человека. Все вполне реально, правда сделать непросто . Для начала можно вспомнить об обычных фазометрах. Если не изменяет склероз, ФК2-16 (или Ф2-16?) давал погрешность порядка 0.01 градуса на подобных частотах. Это 80-е годы. Надеюсь, что нынешние буржуйские не хуже :-). В целом, современнные методы должны бы достигнуть Е-12, по крайней мере в теплично-лабораторных условиях.

[Stanislav]

Совсем застращали человека. Все вполне реально, правда сделать непросто...

Я и не сомневаюсь, что сделать реально. Только эта задача чересчур сложна для одиночки, финансирующего проект за свой счёт.


2 sera_os
Добавлю, что апертурная неопределённость АЦП определяется не собственно им, а устройством выборки-хранения, содержащемся почти во всех современных приборах. Предварив компаратор таким устройством, можно также ожидать улучшения результатов. Только встречаться с дискретными УВХ с апертурной неопределённостью (джиттером) в десятки фемтосекунд (!!!) мне не приходилось, а вот в состав хороших (и не слишком дорогих) АЦП такие УВХ, представьте, входят.
Есть ещё одна засада: длительность переходов "1->0" и "0->1" у цифровой логики неодинакова, и плывёт с температурой.
Поэтому, измерение фазы путём подсчёта интервалов времени всё-таки вряд ли даст хорошую точность.

[Artem-1.6E-19]

Совсем застращали человека. Все вполне реально, правда сделать непросто...

Я и не сомневаюсь, что сделать реально. Только эта задача - не для одиночки, финансирующего проект за свой счёт.

Все зависит от счета и в конечном счете от ожидаемых денег. Я лично, сделал бы.

[sera_os]

Первая засада: какую частоту счёта (или "забивания") Вы собираетесь использовать? Черещщур большая, по-моему, требуется...

СВЧ! шутка На несколько сотем мег. расчитывали.

Втор

ая, принципиальная, засада состоит в том, что время переключения "кампараторов" будет сильно (и непредсказуемо!) зависить от амплитуды входных сигналов, точнее, от скорости изменения сигнала на их входах. Вам же нужна неопределённость порядка десятков пикосекунд на разных нагрузках и с разными уровнями сигнала, о чём в такой системе можно смело забыть.

А это пытаюсь (с вашей помощю) расчитать здесь.

Аналоговые перемножители (и многоразрядные АЦП, как их разновидность ), как ни странно, имеют гораздо меньшую неопределённость фиксации значений сигнала, поэтому, мне кажется, что их применение для решения задачи более предпочтительно.
Кстати, ADSP-BF5xx + SDRAM + 12-разрядный АЦП вряд ли будут дороже и сложнее, чем система на ПЛИС. Похоже, уважаемый ZORk пришёл к такому же выводу.

Совсем застращали человека. Все вполне реально, правда сделать непросто .

Спасибо за поддержку. Что не просто понимал заранее, поэтому и здесь .

Для начала можно вспомнить об обычных фазометрах. Если не изменяет склероз, ФК2-16 (или Ф2-16?) давал погрешность порядка 0.01 градуса на подобных частотах.

вот бы еще схему посмотреть.

Только эта задача чересчур сложна для одиночки, финансирующего проект за свой счёт.

Вобщето не одиночка! В нашей команде есть програмисты, но у них нету опыта работы с DSP, и боюсь уйдет много времени на освоение (ИМХО) к тому же есть другие "оплоченые" заказы , опыт же работы с ПЛИС имеется.
По поводу финансирования, за на даный момент заказчики заинтересованы , но прибор нужно сделать для того чтоб отлаживать мат. модель, выделить 150-200$ (на железо) не составит проблем (надеюсь вложимся )

Предварив компаратор таким устройством, можно также ожидать улучшения результатов. Только встречаться с дискретными УВХ с апертурной неопределённостью (джиттером) в десятки фемтосекунд (!!!) мне не приходилось, а вот в состав хороших (и не слишком дорогих) АЦП такие УВХ, представьте, входят.

Кляті буржуї почему бы не сделать это в отдельном корпусе!

Есть ещё одна засада: длительность переходов "1->0" и "0->1" у цифровой логики неодинакова, и плывёт с температурой.

куда не глять везде неточности, дрейфы печально. Неидеальность - без нее не интаресно .

Поэтому, измерение фазы путём подсчёта интервалов времени всё-таки вряд ли даст хорошую точность.

.

Все зависит от счета и в конечном счете от ожидаемых денег. Я лично, сделал бы.

Если мат. модель подтвердится практически (при необходимой точности даных), то ожидается щедрое финансирование .
2 Stanislav а что вы там говорили о цифровых фазоврателях? Смотрел у аналога, не нашол, мож не там смотрел.
Спасибо! Нужно немного обмозговать.

[Artem-1.6E-19]

Если мат. модель подтвердится практически (при необходимой точности даных), то ожидается щедрое финансирование .

Ожидать можно что угодно. Хоть второго пришествия, хоть счастья во всем мире, хоть третей мировой.

А щедрое финансирование, это не 100...150 долларов.

2 Stanislav а что вы там говорили о цифровых фазоврателях? Смотрел у аналога, не нашол, мож не там смотрел.
Спасибо! Нужно немного обмозговать.

Моделируйте. Считайте. Если вы еще не поняли, что частота семплирования у вас даже меньше мегагерца может быть, то думать.

[sera_os]

Ожидать можно что угодно. Хоть второго пришествия, хоть счастья во всем мире, хоть третей мировой.

Умно. Зачем придератся к словам?

А щедрое финансирование, это не 100...150 долларов.

Я имел ввиду затраты на опытный образец!

Моделируйте. Считайте.

Чтоб не задавать много глупых вопросов, как раз этим и занимаюсь.

Если вы еще не поняли, что частота семплирования у вас даже меньше мегагерца может быть, то думать.

Ну тупой я! учусь. А при чем тут частота семплирования? По поводу ее выбора уже было сказано ранее!

[Artem-1.6E-19]

Ожидать можно что угодно. Хоть второго пришествия, хоть счастья во всем мире, хоть третей мировой.

Умно. Зачем придератся к словам?

Ожидание финансирования не есть финансирование. Увы. Это придирание к несовершенству нашего миру.

А щедрое финансирование, это не 100...150 долларов.

Я имел ввиду затраты на опытный образец!

Маловато. Разве что только на детали.

Ну тупой я! учусь. А при чем тут частота семплирования? По поводу ее выбора уже было сказано ранее!

То было решение "В лоб". А если не влоб, и у вас есть высокостабильный опорный сигнал, то можно и значительно меньше. К примеру PLL обладает большим джиттером. Зато кварц не обладает. Но кварцев на фундаментальную частоту, есть только около до 30 мегагерц. Но этого достаточно чтобы фазу с очень хорошей точностью померять.

[Oldring]

Совсем застращали человека. Все вполне реально, правда сделать непросто . Для начала можно вспомнить об обычных фазометрах. Если не изменяет склероз, ФК2-16 (или Ф2-16?) давал погрешность порядка 0.01 градуса на подобных частотах. Это 80-е годы. Надеюсь, что нынешние буржуйские не хуже :-). В целом, современнные методы должны бы достигнуть Е-12, по крайней мере в теплично-лабораторных условиях.

Что-то Вы путаете
http://www.priborelektro.ru/price/F2-16.ph...686&print=1

У рекомендованной замены http://www.priborelektro.ru/price/F2-34.php4?deviceid=689 точность не намного выше. Т. е. человек все-таки хочет получить более чем на порядок более высокую точность, чем была у серийной советской техники.

[_artem_]

Если матожидание джиттера равно нулю не получим ли мы точность при усреднении результатов отсчета? ИЛи же если мы можем добавять шум к сигналу для увеличения разрядности при оцифровывании не сможет ли тот же шум способен улучшить разрешаюшую способность и абсолютную погрешность до требуемых пределов для временного измерения?

[Oldring]

Еще раз. Не получим. Ошибки бывают случайными и систематическими. Этому учат на уроках физики уже не помню в каком классе средней школы. Систематические ошибки невозможно устранить осреднением. Неучтенная или неправильно учтенная задержка в антиалиасинговом фильтре является систематической ошибкой измерения.

[_artem_]

матождиание равное нулю предусматривает отсутствие систематических ошибок . Насчет школы тоже не помню.
Если на оба канала подавать измеряемый сигнал - разницу фазового рассоглосавания каналов можно вычислить в процессе измерения. Эту ли систематическую ошибку имеете в виду? Температурная/временная нестабильность фазового рассогласования каналов мне не известна.