Оцифровка сложных и быстрых сигналов, Логарифмические усилители, ГГц АЦП Опции

[Stepanich]

Здравствуйте.

Прошу помочь знающих людей.

Требуется определение угловых координат и сигнатуры источника излучения со следующими параметрами:
• длительность импульса излучения: 5 ... 100 нс;
• частота повторения импульсов излучения: 0 ... 70 кГц.

Сигнал может быть единичный сложной формы, либо периодический также сложной формы.

Во вложении общий набросок одного электронного узла.

Требуется оцифровывать сигнал с фотодиодов, то есть по сути дела -- реализовать входной тракт быстрого осциллографа.

В качестве АЦП был выбран ADC08B3000 из-за наличия буфера для данных.
http://www.national.com/pf/DC/ADC08B3000.html#Overview

Проблема в том, что в связи с большим динамическим диапазоном сигнал перед АЦП должен быть логарифмирован.

Логарифматор должен быть в состоянии обрабатывать наносекундные сигналы, то есть обладать временем нарастания в несколько кВ/мкс.
Все найденные True Logarithmic Amplifier, например AD8305 или log101, не отвечают этому требованию.

Существуют Log Amps/Detectors, например AD8310, но я не могу понять, работают ли они с единичными сигналами (в pdf диапазон указан от DC).

Подскажите, пожалуйста:
1. Пригодны ли РЧ логарифмические усилители (AD8310, AD8307) для работы с единичными сигналами? Можно ли их использовать как обычные AD8305?
2. Является ли АЦП ADC08B3000 современным решением для данной задачи. Какие АЦП применяются в современных быстрых осциллографах с частотой выборки в несколько ГГц?

Спасибо.

[_pv]

..линия задержки ограничивает полосу. Но и для задачи не требуется более 70 кГц. Форму сигнала она, конечно, тоже завалит, но небезнадёжно, поэтому частота выборки АЦП всё же важна.

полоса 70кГц форму сигнала с длительностью ~5-20 нс завалит безнадёжно, и после этого частота выборки уже не поможет.
я бы предложил попробовать поставить в параллель много медленных АЦП, но с большой входной полосой, завести на все один и тот же входной сигнал, а менять задержку у 70кГц клоков для каждого АЦП. чтобы каждый АЦП выхватывал одну точку с импульса но в разные моменты времени.
например AD9609/9629/9649 - входная полоса 400МГц, на низкой частоте 70КГц работать будет.
десяток другой таких АЦП раздвинутых по времени друг относительно друга на 200пс, быстрее нет смысла из-за полосы.
ну и если учитывать особенности сигнала, задержки можно сделать неодинаковые, чтобы цифровать его в особо интересных местах.
решение не самое изящное, но это будет возможно даже проще чем один быстрый АЦП ADC08B3000, тем более что никто его, в силу американских экспортных ограничений в наш Мордор, просто так не продаст.

[ledum]

Там ИМХО очепятка. 70кГц - частота повторения. Импульсы, я так понял, короткие, надо 3-5 гармошек 0.351/тау импульса, чтобы с достаточной точностью (зачем?) описать импульс

Сообщение отредактировал ledum - Aug 29 2011, 11:35

[VCO]

Если уж на то пошло, то можно подумать о разделении НЧ и ВЧ составляющих импульса. Тогда на низкочастотную составляющую снизить запросы по скорости и увеличить требования по разрядности многоканального АЦП, а высокочастотную оцифровывать на ГГцах на 8-10 битах. Тут уже с динамикой попроще будет. А потом данные сшить вместе и анализировать форму. Пока сформулировал коряво, но можно будет додумать, если мысль понравилась!

[Stepanich]

_pv, да, я не точно выразился: 70 кГц -- частота повторения лазерных импульсов, а не полоса линии задержки.

YIG, спасибо за предложение. Но думаю, на 10 нс НЧ АЦП будет малоэффективен.

По поводу линии задержки. Вариант фирмы Data Delay Devices, разумеется, не единственный. Задержка у этих сборок формируется с использованием RC каскадов, что и приводит к заваливанию фронтов. Думаю, существуют и другие варианты, например, длинные линии в миниатюрном исполнении.

Более того, необходимое время задержки вытекает из скорости переключения аналоговых ключей, коммутирующих сигналы с выходов усилителей на АЦП. Если взять RF-ключи от AD или Vishay, время можно сократить до 6-10 нс.

[VCO]

YIG, спасибо за предложение. Но думаю, на 10 нс НЧ АЦП будет малоэффективен.

Да собственно говоря не за что! У Вас всё время меняются данные, в начале было вот так:

Требуется определение угловых координат и сигнатуры источника излучения со следующими параметрами:
• длительность импульса излучения: 5 ... 100 нс;
• частота повторения импульсов излучения: 0 ... 70 кГц.

То есть, я полагал, что в спектре точно есть относительно низкочастотные составляющие до 100 МГц, которые можно бы было выделить многоканальным АЦП со скоростью преобразования от 250 Мпр/c (например, HMCAD1520). Учитывая ту особенность, что уровень высокочастотных составляющих в спектре импульсов как правило значительно ниже, логично было бы поднять только их, а не весь спектр, 3-ГГцовым 8-битовым АЦП, который Вы выбрали.
Теперь, на 10 нс АЦП со скоростью ниже 1Гпр/c и правда ловить нечего...
...Линии задержки с минимальными искажениями спектра вроде как делают на оптоволокне, если не ошибаюсь.