Стробоскопическая приставка к осциллографу, Надо смотреть импульсы длительностью сотни пикосекунд Опции

[Mirabella]

Уважаемые коллеги!
Приходилось слышать о самодельных стробоскопических приставках к обычным осциллографам.
Имеется ли у кого конкретная информация по этому поводу?

[khach]

Ну вот эта схемка как классика жанра. А какая полоса нужна?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

Уважаемые коллеги!
Приходилось слышать о самодельных стробоскопических приставках к обычным осциллографам.
Имеется ли у кого конкретная информация по этому поводу?

Нет, мне не приходилось.
Уважаемая Mirabella, скажите, является ли сигнал многократно повторяемым (вопрос, наверное, глупый, скорее всего, это так ).

Мне кажется, что можно сделать такую приставку самостоятельно, с помощью УВХ с изменяемым временем выборки относительно фронта Вашего моноимпульса (сам моноимпульс, ессно, придётся немного задержать относительно момента синхронизации). Последовательный сдвиг времени выборки сейчас можно организовать на интегральных линиях задержки с цифровым управлением (посмотрю завтра на работе). Дискретность задержки, по-моему, измеряется величиной порядка 10 пс. Джиттер при многократном измерении (и усреднении) роли играть не должен, но если осциллок аналоговый, УВХ придётся выбирать также с малой апертурной неопределённостью (джиттером), порядка единиц пикосекунд. На горизонтальные пластины отклонения аналогового осциллка придётся подать напряжение, пропорциональное номеру выборки (минус константа, для центрирования). На выходе получим в идеале "точечную" функцию, интерполировав значения которой, можно восстановить форму импульса.


2 khach
Чтой-то уж больно замшелая схемма. Как получит джыттер в единицы-десятки пс на ней - непонял.
А, разобрался. Т - выход пилообразного напряжения. Пожалуй, работать будет, но для таких времён - вряд ли получится хорошая картинка.

[nicom]

...Может быть мне не везет... но пока не видел достаточно качественной стробоскопической картинки перидоического импульсного сигнала... как на промышленных, так и на самодельных...
Нет, в принципе, конечно, если приложить ум головы, понять можно... Но нет радости... и восхищения...

А вот на скоростном С7-19 (старенький 198х годов DC-5ГГц, не стробоскоп) импульс видно превосходно...
Поищите... пока приборы еще доступны и, вполне вероятно, Вы "промерите" Ваш сигнал... Но в случае, если амплитуда больше сотни мВ... 4В=3.5 клетки, 200пс в клетке, клетка=10мм.

Если Вы не найдете похожий или лучше... на некоторое время... мог бы дать поработать...

ЗЫ:
вполне вероятно, существуют более высокочастотные и более малогабаритные осциллографы...особенно импортные приборы...
Но старый верный друг... обычно не подводит...

[Stanislav]

Вот, у Максима нашёл программируемые линии задержки. Правда, там 0,15нс минимальный шаг.
Ещё у Аналог Дивайсиз были ЛЗ, но сейчас, по-моему, их не выпускают.
Вот здесь с шагом в 100 пс есть.

[Mirabella]

Ну вот эта схемка как классика жанра. А какая полоса нужна?

Необходимо смотреть сигналы длительностью сотни пикосекунд (100...500).
История появления необходимости именно приставки к осциллографу печальна:
по недосмотру в техническом задании имеются слова"...наблюдать форму принятых импульсов."
Практически сейчас это означает, что надо отдать Заказчику хороший осциллограф. Не хочется.
Но так как требуется "наблюдать", а не "измерять", возникла идея: вмонтировать прямо в изделие некую приставку, позволяющую использовать для этих целей существенно более дешевый осциллограф.
Уважаемый khach, Вы не могли бы дать ссылку на первоисточник этой схемы, т.к. с имеющимся разрещением трудно прочитать даже названия элементов.

Уважаемая Mirabella, скажите, является ли сигнал многократно повторяемым (вопрос, наверное, глупый, скорее всего, это так ).

Конечно,уважаемый Stanislav, сигнал многократно повторяемый, правда с не постоянным периодом повторений.

Мне кажется, что можно сделать такую приставку самостоятельно, с помощью УВХ с изменяемым временем выборки относительно фронта Вашего моноимпульса (сам моноимпульс, ессно, придётся немного задержать относительно момента синхронизации). Последовательный сдвиг времени выборки сейчас можно организовать на интегральных линиях задержки с цифровым управлением (посмотрю завтра на работе). Дискретность задержки, по-моему, измеряется величиной порядка 10 пс. Джиттер при многократном измерении (и усреднении) роли играть не должен, но если осциллок аналоговый, УВХ придётся выбирать также с малой апертурной неопределённостью (джиттером), порядка единиц пикосекунд. На горизонтальные пластины отклонения аналогового осциллка придётся подать напряжение, пропорциональное номеру выборки (минус константа, для центрирования). На выходе получим в идеале "точечную" функцию, интерполировав значения которой, можно восстановить форму импульса.


2 khach
Чтой-то уж больно замшелая схемма. Как получит джыттер в единицы-десятки пс на ней - непонял.
А, разобрался. Т - выход пилообразного напряжения. Пожалуй, работать будет, но для таких времён - вряд ли получится хорошая картинка.

Спасибо, уважаемый Stanislav.
В настоящее время меня интересует принципиальный вопрос: стоит ли начинать самостоятельную разработку, или можно воспользоваться плодами чужих трудов?
Желающих взяться за разработку у нас оказалось неожиданно большое количество, однако запрашиваемые средства превышают стоимость покупного осциллографа.
Я, к сожалению, не являюсь специалистом в этой области, поэтому и решила спросить уважаемых коллег.

Если Вы не найдете похожий или лучше... на некоторое время... мог бы дать поработать...

Спасибо, уважаемый nicom , сигнал смотреть мы можем, есть неплохие приборы, жалко их отдавать.

[Stanislav]

Необходимо смотреть сигналы длительностью сотни пикосекунд (100...500).
История появления необходимости именно приставки к осциллографу печальна:
по недосмотру в техническом задании имеются слова"...наблюдать форму принятых импульсов."
Практически сейчас это означает, что надо отдать Заказчику хороший осциллограф. Не хочется.
Но так как требуется "наблюдать", а не "измерять", возникла идея: вмонтировать прямо в изделие некую приставку, позволяющую использовать для этих целей существенно более дешевый осциллограф.

Простите, а почему нужна приставка именно к осциллографу? Нельзя ли вместо неё сделать приставку к компьютеру? Можно будет сэкономить и дешёвый осциллограф... Про то, что форму сигнала удастся "нарисовать" гораздо красивее, я вообще молчу.

...В настоящее время меня интересует принципиальный вопрос: стоит ли начинать самостоятельную разработку, или можно воспользоваться плодами чужих трудов?

Штука весьма специфическая, плодами чужих трудов, наверное, разжиться будет непросто.
Насчёт разработки - всё от условий (в частности, наличия относительно свободных специалистов) зависит. Время также критично - по-любому, несколько месяцев съест, хотя, вроде бы, ничего особо сложного нет.

...Желающих взяться за разработку у нас оказалось неожиданно большое количество, однако запрашиваемые средства превышают стоимость покупного осциллографа.

А Вы разве не в институте работаете? Там в добровольно-принудительном порядке можно...

[Mirabella]

Нельзя ли вместо неё сделать приставку к компьютеру? Можно будет сэкономить и дешёвый осциллограф... Про то, что форму сигнала удастся "нарисовать" гораздо красивее, я вообще молчу.

А это уже не принципиально. В любом случае необходимо какое-либо устройство сопряжения
между аналоговой частью (той, где есть 100 пс) и каким-либо портом компьютера. Та-же самая приставка.
А мысль красивая, а вот есть ли примеры таких устройств?

Насчёт разработки - всё от условий (в частности, наличия относительно свободных специалистов) зависит. Время также критично - по-любому, несколько месяцев съест, хотя, вроде бы, ничего особо сложного нет.

Пока еще сохраняется ощущение, что надо нарисовать схему, развести плату, потратить на всё-провсё
неделю рабочего времени. Так подсказывает моя интуиция.
Дело даже не в деньгах, а больше во времени.
Но крупные специалисты работают по затратному принципу: чем больше времени, тем больше денег.
А несколько месяцев - это очень много, за практически такое время выполняется вся работа.

А Вы разве не в институте работаете? Там в добровольно-принудительном порядке можно...

Вот когда я работала в НИИ, там действительно практически всё делалось в добровольно-принудительном порядке. За исключением своих диссертаций.
А сейчас у нас частное предприятие. Считаем всё: время, деньги, осциллографы, компьютеры.


Спасибо за информацию по ЛЗ.

[Stanislav]

А это уже не принципиально. В любом случае необходимо какое-либо устройство сопряжения
между аналоговой частью (той, где есть 100 пс) и каким-либо портом компьютера. Та-же самая приставка...

Этот вопрос можно считать решённым. В настоящее время для этого достаточно копеечного микроконтроллера с АЦП и UART-ом на борту, плюс несколько дней работы программистов МК и PC. Быстродействие такого устройства, а также скорость обмена данными с компьютером при наличии УВХ являются некритичными.

...Пока еще сохраняется ощущение, что надо нарисовать схему, развести плату, потратить на всё-провсё
неделю рабочего времени. Так подсказывает моя интуиция.

Дело даже не в деньгах, а больше во времени.

Боюсь, что интуиция на сей раз Вас подвела... Невозможно спроектировать и, тем более, сделать подобное устройство, пусть и не измерительное, за неделю. Только построение идеологии приставки и выбор подходящей элементной базы займут вряд ли меньше нескольких недель. Мне кажется, что в данном случае стоит всё-таки поискать готовые решения, или попытаться "переиграть" договор в этой части.

Спасибо за информацию по ЛЗ.

Не очень-то они подходят, к сожалению, для решения Вашей задачи, особенно при 100пс длительности импульса. В инете есть сведения о управляемых ЛЗ с разрешением в пикосекунды, но делать ставку на такие девайсы можно только при наличии серьёзного заказа, и уж точно на срок не в одну неделю.


ЗЫ. Кстати, а с помощью какого прибора Вы имеете возможность видеть форму импульса в 100 пс?

И ещё вопрос: гетеродинирование или какая-либо демодуляция импульса в "основном" приборе производится? Если так, нельзя ли судить о его форме косвенно, по результатам демодуляции (построить аналитически выведенную функцию на компе - это сейчас, как два пальца об асфальт)? Скажем, если Вы находите функцию корреляции приходящего импульса с известным (опорным), эти данные могут с успехом использоваться для восстановления формы самогО приходящего импульса.

[nicom]

Необходимо смотреть сигналы длительностью сотни пикосекунд (100...500).

...идейка...
...к стати, для приставки можно воспользоваться доработкой готовых стробоскопических блоков для осциллографов, например, типа С1-122... где вся СВЧатина уже готова и отлажена...

[asdf]

Необходимо смотреть сигналы длительностью сотни пикосекунд (100...500).

В настоящее время меня интересует принципиальный вопрос: стоит ли начинать самостоятельную разработку, или можно воспользоваться плодами чужих трудов?
Желающих взяться за разработку у нас оказалось неожиданно большое количество, однако запрашиваемые средства превышают стоимость покупного осциллографа.

В данной ситуации, я думаю, проще отделаться покупным БУ осциллографом типа С1-122(97).
Осциллограф хороший, но, я думаю, заказчик сам от его откажется - ведь у Вас в ТЗ не говориться что показометр должен быть малогабаритным .
Если делать самим, то за человекомесяц уложиться , наверное, можно.
Вопрос с подходящим УВХ - типа УИКОН2 - минский, или новый Hittite - сколько времени везти будут?
Стробэффект проще, все-таки, будет сделать на пиле, хотя ЛЗ для синхронизации , наверное, понадобится.
С УИКОНОМ мы работаем, правда до 10нс, шаг стробпреобразования 20пс, но уж очень капризный дивайс.

[khach]

Необходимо смотреть сигналы длительностью сотни пикосекунд (100...500).

Уважаемый khach, Вы не могли бы дать ссылку на первоисточник этой схемы, т.к. с имеющимся разрещением трудно прочитать даже названия элементов.

Оригинал лежит тут http://www.elecdesign.com/Articles/ArticleID/4749/4749.html но качество там так же плачевно.
Длительность в пикосекунды это понятно, какая полоса нужна (крутизна фронтов)?
В таких схемах есть две проблемы- семплирующий мост и генератор семплирующих импульсов.
Если делать диодный семплер, то диоды лучше всего выдирать из микромодульных смесителей, по крайне мере с ними результаты были лучше, чем с корпусированными мостами от HP. С некоторым успехом применяли СВЧ головки от СВЧ частотомеров Ч3-68 и Ч3-69- в них семплирующий мост и генератор импульса находятся внутри, хотя линейность и динамический диапазон оставляют желать лучшего.
Сейчас появилась удивительная микросхема от Hittite hmc660. Но тк в железе ее еще неприменял, советую с осторожностью.
По теории очень хорошо почитать мануалы на стробоскопические приставки к старым Текстрониксам -1S1, 3S1, 7S11- в них есть и схемы и методика настройки.
Как делать пикосекундную задержку? или аналоговую на ГЛИН, или можно поставить двойной DDS от АД и сдвигом фаз между каналами задавать задержку. С аналоговой проблемы в необходимости постоянной калибровки, чувствительности к шумам питания, плывет с температурой. Но точность в 5-10 пс сделать можно.

[Mirabella]

Кстати, а с помощью какого прибора Вы имеете возможность видеть форму импульса в 100 пс?

С1-129, С9-11.

И ещё вопрос: гетеродинирование или какая-либо демодуляция импульса в "основном" приборе производится? Если так, нельзя ли судить о его форме косвенно, по результатам демодуляции (построить аналитически выведенную функцию на компе - это сейчас, как два пальца об асфальт)? Скажем, если Вы находите функцию корреляции приходящего импульса с известным (опорным), эти данные могут с успехом использоваться для восстановления формы самогО приходящего импульса.

К сожалению,в нашей части аппаратуры не используется никакая дополнительная обработка, кроме усиления и индикации о их наличии.

[Stanislav]

Длительность в пикосекунды это понятно, какая полоса нужна (крутизна фронтов)?
В таких схемах есть две проблемы- семплирующий мост и генератор семплирующих импульсов.
Если делать диодный семплер, то диоды лучше всего выдирать из микромодульных смесителей, по крайне мере с ними результаты были лучше, чем с корпусированными мостами от HP.

А какой компаратор за 100 пс хотя бы один раз переключиться успеет?

...Как делать пикосекундную задержку? или аналоговую на ГЛИН, или можно поставить двойной DDS от АД и сдвигом фаз между каналами задавать задержку. С аналоговой проблемы в необходимости постоянной калибровки, чувствительности к шумам питания, плывет с температурой. Но точность в 5-10 пс сделать можно.

Простите, непонятно что-то. Какой сигнал относительно какого Вы предлагаете задерживать с помощью DDS или ГЛИН?

[khach]

[quote name='Stanislav' date='Dec 27 2006, 20:41' post='191651']
А какой компаратор за 100 пс хотя бы один раз переключиться успеет?
Ненадо ему за 100 пикосекунд переключаться- можно и за 3-4 нс. Главное, чтобы задержка в схеме изменялась плавно, желательно линейно, и с точностью в эти самые 10 пс. Смотри схему (сорри за качество- скан с оригинальной доки). Даже такая тупая схема дает джиттер менее 50 пс. А если делать на ЭСЛ, ключи типа HFA3134 and HFA3135 применять, компараторы типа ADCMP580 то и до единиц пс можно дотянуть.

[quote]Простите, непонятно что-то. Какой сигнал относительно какого Вы предлагаете задерживать с помощью DDS или ГЛИН?
[/quote]
В моем случае тактовый генератор стробоскопа был ведущим для исследуемой схемы. Для этого использовался один из каналов DDS. Второй, с соответствующей фазой, запускал генератор семплирующих импульсов. С DDS меньше проблем с аналоговой частью, чем с ГЛИН. Но с другой стороны, "вылизанный" ГЛИН все таки дает лучшее качество (меньше джиттер).
Конечно, у схемы с ГЛИН должне быть вход синхронизации. И тут тоже есть проблемы- при гигагерцовых сигналах никакой компаратор неуспеет надежно запустить схему, поэтому часто на входе стоит обычный СВЧ прескалер и схема "развертки" запускается только на каждый 8-16 фронт сигнала.

Эскизы прикрепленных изображений