так для этого через такт и делается - чтобы не было никакой гонки фронтов

Диоды от разных фирм имеют небольшие отклонения. У BAW56 (Fairсhild) приведено 6 нс (IF = IR = 10 mA, IRR = 1.0 mA) и емкость 2 пф (VR = 0, f = 1.0 MHz). Есть получше, например HN2D02FUTW1T1G (OnSemi) - 3нс, 2 пф и ток утечки - 0.1 мка (25*С). Но что с доставаемостью - не знаю.

Насчет метастабильных состояний - вряд-ли, их вероятность очень низка. А вот если фронт сигнала близок к фронту тактовой (в пределах порядка наносекунды), тут будут пролеты на 1 такт.

Надо еще точно задать это "через такт". Допустим, старт совпал с тактом. Куда этот такт относить (где будет "через такт")?
А диоды у меня NXP
trr reverse recovery time - - 4 ns


Да, так...

Ответ топикстартеру. Измерить время с точностью пара наносекунд - значит, использовать тактовую частоту 500 МГц, например. Вполне по силам ПЛИС. У Cyclone III PLL работает на частоте до 1300 МГц. Сдвиговый регистр (счетчик Джонсона называется) будет работать на 500 МГц. А дальше - дело техники. Может, и двоичный счетчик какой-то длины получится.

Дык это же буржуйская деталь. А ТС нужны шашечки.

Извиняюсь, запамятовал. Может, и не вышло бы на весь диапазон измерений.

А ежели делать на 3 циклоне, так у него pll имеет 5 выходов с задаваемым фазовым сдвигом и можно сделать 4-х или даже 8-ми фазную (с учетом инверсии) систему.

в том то и дело что не надо знать ЧЕРЕЗ ТАКТ - оно автоматически меряется !!! и ни о чем думать не надо - куда там попал фронт - да как он относительно тактового и как там счетчик сработал - пропустил или нет этот фронт - а не попал ли метастабильность - ЭТОЙ ПРОБЛЕМЫ НЕТ!!!
она вся уходит в измерение которое потом автоматичекси прибавляется или вычитается от времени числа тактов

У меня весь измеряемый интервал - в пределах одного такта. Целого числа тактов нет. Хотя, наверное, вы правы - сдвиг на такт учтен в общей работе схемы.

А ПЛИС, вроде, Воронеж выпускать обещал, из ACEX семейства. О!

ну так все равно вы относительно сетки работаете - и если добавляется такт то он и будет базовым временем к которому добавится стартовый интервал и вычтется стоповый интервал
либо если без тактов то переходные процессы во всей схеме 12*тау должно быть меньше времени измеряемого интервала причем существенно

Я измеряю время от случайного старта до второго такта, стопа у меня нет. Т.е., мне нужно знать, в какой части временного интервала между тактами пришел старт.

ну и какие проблемы то? померяли время - и по модулю периода - получаетет что надо
а еще лучше стартуете по вашем импульсу - а выключаетесь по двум тактовым и получаете разницу и калибровку сразу по опорной частоте
если взять tdc-GPX - то как раз и получите без всяких аналоговых извратов получите сигму 27 пс - там один старт и два стопа в режиме I для кмоп
возможно придется только не между 2 тактом а поболее взять у них точность высокая начинаетс от 125нс а до этого типа 70-80 пс сигма

никаких

Спросите.
Утверждают, что ЭСЛ логику делают.

откуда тогда это берется?

От дрейфов (температурных и прочих) параметров аналоговых активных и пассивных элементов.

вы это серьезно?

Даже не знаю, что ответить... У вас есть радиотехническое образование? Полистайте документацию на ОУ, например. Нет, лучше Хоровица с Хиллом!

попытаюсь вам объяснить свою точку зрения

вы меряете положение импульса относительно тактового при этом ваши тактовые импульсы не окрашены(не пронумерованы)
таким образом вы меряете фазу сигнала. и вашем случае конец периода вы совместили с началом следующего периода то есть 2ПИ=0 - тоесть вы получаете перескок фазы - поскольку ваши периоды не окрашены- таким образом как бы вы не стабилизировали свое устройтство вы только можете уменьшить зону перескока фазы
но избавиться от нее вы не можете в принципе - при этом вы имеет ваши временные измерения то Т то 0 - поскольку 2ПИ=0 - тоесть проблема в постановке задачи а не в нестабильности элементной базы

Один вопрос - перескок на такт. Про это мы уже поговорили. У меня этот перескок ни на что не влияет, схема такая. Раньше, кстати, было, и этот перескок был заметен. Теперь нет. Но для других применений перескок на такт будет ошибкой.
Другой вопрос - плавный уход напряжения в преобразователе время-амплитуда. Он есть (его не может не быть). С ним борюсь программным слежением за диапазоном. И эта часть меня устраивает.
Не нравится, что преобразователь время-амплитуда шумит больше, чем хотелось бы. Как бы сделать его качественнее - вот мой интерес в этой теме. Решил симулировать в LTspice, наблюдаю чудеса.

ну как вы не поймете - это не перескок на такт!! это так организовали вашу постановку задачи!!!

что касаемо точности - я уже писал TDC-GPX даст вам сигму 27 пс с одновремееной калибровкой
причем все это будет намного стабильнее аналоговой схемы

А схема именно та, которую вы приводили? АЦП какой? Отрицательное питание есть?

Да, и какая тактовая частота и какая ПЛИС?

тестовый пример работы реального измерителя

Схема именно та. АЦП внутри микроконтроллера STM32F207, 12 разрядов, в расчетах слежения использую все, а как результат измерения использую 10. Отрицательное питание в данном узле не использую.
ПЛИС Altera Cyclone III. Частота 250 МГц.
Измерения получаются шумные, видно по... в-общем, видно. Измеряю интервал 4 ns (в пределах между первым и вторым тактами ПЛИС).
В данный момент меня озадачило моделирование в LTspice (см. картину). После окончания заряда, когда ключ S1 замыкается, почему-то появляется большой ток, который разряжает конденсатор! Нашел спасение в резисторах, если вместо 5 Ом поставить 50. Чудо.
А при идеальных диодах такого явления нет. А при других - всех, что пробовал - есть!

Может кому полезно будет- TDC (аналоговая часть преобразователя время-код) из LeCroy WR2. Есть еще схемы преобразователей от текстроникса, SRS. Для минимизации влияния внутреннего джиттера ПЛИС или VLSI даже сейчас строятся на мелкой рассыпухе типа PECL.

Это не чудо - это норма, почему и не стоит использовать диодный коммутатор. Разряд емкости связан с зарядом переключения диода. Т.е. чтобы диод закрылся - нужно рассосать носители, которые накопились внутри. А для этого следует некоторое время пропускать инверсный ток, который и разряжает емкость, пока диод не закроется.

Грубо оценить заряд переключения можно помножив начальный ток на время рассасывания. Т.е. при токе 10 мА и времени рассасывания 4 нс получим, примерно, 40 пикокулон. На емкости 150 пф этот заряд вызовет перепад напряжения примерно 250 мВ, что похоже на то, что вы наблюдаете.

Но это не шум преобразователя, эта величина примерно постоянна и дает только смещение.


А какая реальная точность требуется? И если можно, расскажите поподробнее про наблюдаемый шум.

Насчет диодов согласен. Эту схему раньше не симулировал, был впечатлен. В реальном приборе такого не замечал, но там не очень-то и присунешь пробник - емкость увеличивается.
На быстрых диодах, примерно, половина заряда конденсатора остается, согласно симулированию. Не так уж плохо.
На транзисторах раньше тоже делал, не такую, как khach показал, но тоже не слабую транзисторов на 10. Заряд-разряд, компаратор, заполнение импульсами.
Попробовал вчера на транзисторах простенькую схему симулировать, получилось хуже диодов. Задвинул в долгий ящик.
Сдвиг - не шум, конечно. Шум проявляется, когда использую результаты измерения. Мне хватило бы 8 разрядов, замахнулся на 10. Скажем так, работает. Но хотелось бы (еще) лучше.
Если использовать 8 разрядов из 12, можно коды на переходах 8-го разряда отбрасывать, почище будет...

Наверное детали взял неправильные. Набросал простенький ТАС на диапазон, примерно, 10 нс. Это только скелет, ессно. Использовал питание 10 В, без него неудобно. Вот схемка.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Это - общая картинка, оставлено время для оцифровки АЦП. На нижнем графике - импульсы Reset и Pulse, на втором - напряжения на базах дифкаскада, на третьем - ток правого транзистора дифкаскада, на верхнем - напряжение на емкости. Собственно заряд - на 200 нс, длительность порядка 10 нс. Reset подан вначале и в конце.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
А это растяжка зоны заряда емкости, графики те же.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Двухзатворный полевик для разряда использовал для снижения наброса заряда при коммутации.

Да, хочу предупредить, модель BFG31 в библиотеке Orcad - битая, там нарисован npn, а не pnp. Лучше стащить ее прямо от изготовителя (NXP), она там выложена.

Попробовал еще раз. Оказалось, я перепутал полярность у импульса заряда (транзистор-то инвертирует сигнал). Буду продолжать, позже покажу результат...

Хочу понять.
Симулирую схему. Вижу чудо. Напряжение пилы V(saw) всегда ниже напряжения на анодах диодов V(an). Откуда же берется отрицательный ток через диод D1 в момент его закрывания? Это так реально работает диод, как батарейка, или так Spice симулирует? Как выше писали, это время рассасывания зарядов в диоде.

Ага, пока заряд в диоде не рассосется, диод работает как закоротка.

Здесь уже не как закоротка, а в обратную сторону ток попер. Считаю это особенностью спайс-симуляции.
Подумал минуту. А почему бы и нет...? Напряжение на одном конце конденсатора ускоряется в сторону уменьшения (производная отрицательная). Ток - отрицательный.

Хочу отказаться от этой схемы. Но перед этим решил попробовать улучшить. Не вышло. Слишком много нелинейностей вылазит, и все из-за диодов.
На показанной выше картине все видно.

Если заряд не рассосался диод будет проводить ток в обоих направлениях. Именно это и видно на вашей модели.

Поэтому граздо правильнее использовать не диоды, а дифкаскад.

Попробуйте схему, которую я приводил несколькими постами выше. Станет намного лучше.

Да-да, я уже давно попробовал. Все работает замечательно. Но на тех платах, что уже выпускаются, думал подправить схему с диодами.

Вот попалась схема TDC от более старого Лекроя. Разрешение 10ps (или 12.5ps) в зависимости от частоты клока. Интресно, что конденсатор включен дифференицально между токовыми ключами. Кто-нибудь такую схему мучал, и что будет, если на конденсатор посадить дифференциально быстрый компаратор? Т.е сделать полностью симметричную схему.

Такую не видел, а ту, что вы раньше показывали, с кучей транзисторов - токовых зеркал - на ту похожую делал, давно.
В этой схеме просто конденсатор подвесили не на землю, а на потенциал, тремя диодами созданный. Понадобилось им уровень поднять. На левом конце конденсатора напряжение не скачэ. В-общем, как в той, предыдущей схеме.

Так это похоже симуляция двух эмиттерных переходов двойного эмитерного повторителя, который перед триггером шимдта стоит. Схема попроще, а то народ на ту первую пугается из-за сложности. Кстати, какова функция этого двойного дифференицального каскада слева на схеме я так до конца и не понял. Может кто обьяснит подробнее, что там с чем сравнивается?

Слева написано +1V ref, как оно образуется, не знаю. Там ОУ или некий источник опорного напряжения.
Такое же напряжение поддерживается справа, на входе компаратора, в состоянии ожидания. Когда напряжение на конденсаторе(-ах) поднимается выше нужного, за счет тока с верхней части схемы, оно через два повторителя (на ПТ и БТ) доходит до дифференциального каскада, и тот начинает забирать лишний ток. Напряжение на конденсаторе стоит на одном уровне.
При измерении эта часть схемы не работает. Напряжение на конденсаторе ниже порога.

Непонятно, к чему такие сложности? Пьедестал проше измерять, чем пытаться скомпенсировать.

А вообще, эта схема кажется дезой. Простой источник тока нарисован просто криво, а уж наворочен...

Малый, втекающий ток там не отключается. Коммутируется только большой, вытекающий. На измеряемом интервале времени вытекающий ток зарядил конденсатор вниз (вместе со втекающим током, но он много меньше). Дальше втекаюший ток медленно разряжает конденсатор вверх. По какому-то уровню сработает компаратор. Дальше конденсатор продолжает разряжаться, пока не сработает схема, забирающая втекающий ток. Так создается пьедестал. Его не измеряют. Там вообще АЦП нет, только импульсы считаются.
А если бы и измеряли, то его сначала нужно создать.

И зачем так много деталей для столь простой схемы?

Под пьедесталом я подразумеваю длительность выходного импульса (или амплитуду выходного напряжения) при нулевой длительности входного. Он может быть как положительным, так и отрицательным.

Для устранения нелинейности при коротких импульсах, "стоповый" фронт (или импульс) обычно немного задерживают. При этом, при "нулевой" длительности входного сигнала, длительность "реального" входного импульса для схемы имеет некоторую величину, которая превышает длительность "кривых" процессов в схеме TAC - это и есть пьедестал, который потом вычитают для определения реальной длительности входного сигнала.

Здесь тоже задерживают. Диапазон пилы указан на схеме. Ни меньше, ни больше не будет.

Такое построение схемы было актуально пока не было хороших полевиков. Так уже давно не делают.

Это - старая-старая схема.

А вариант современной схемотехники есть ? Тема-то весьма интересная...

Схема в PDF это вообще-то lecroy Waverunner, вроде 1999 год или даже позже, если от WR2. Я понимаю, что "прошлый век", но с тех пор вроде ничего особо нового не придумали. Цифровые измерители фазовой задержки уступают аналоговым по джиттеру. Прогресс был в схемах и алгоритмах самокалибровки. Дык а какие параметры не устраивают?

Не, ну было сказано, что "так давно уже не делают". Вот и любопытно, как же делают сейчас ? И чем тут помогут хорошие полевики ?Схема из поста #134 мне весьма понравилась и не показалась избыточно сложной. С ADC, конечно, проще, но таки да, уже не десятки, а сотни пикосекунд.

Ну, для начала, аналогом практически не пользуются. В основном - цифра. Разрешение - 10-20 пксек.

Неплохой обзор - тут.

Несколько ссылок на стандартные детали.
http://www.acam.de/products/time-to-digital-converters/
https://www.maximintegrated.com/en/products...t/MAX35101.html

Ну а если нужно точнее - спецуха, например такая или такая или такая.

Можно и точнее, но, на самом деле, просто не нужно. Как правило, источники старт-стопных сигналов сами не обеспечивают лучшего разрешения.

Вот как раз кому надо 5-10 пксек пользуются аналогом. Потому что интегральные дают 20-90 пксек на бин, а джиттер у них соизмеримый с ценой бина. Про температурную стабильность вообще молчу- перекалибровывать их надо при прогреве, т.к шкала едет. В новых ввели самокалибровку чуть ли не на каждый цикл измерения.
С другой стороны, цифровые TDC незаменимы, когда событий измерения интервала много. На аналоговой максимум несколько десятков тысяч в секунду старт-стопов получить можно, а на интегральных- миллионы.
ЗЫ. С MAX35101 дела не имел пока, надо будет посмотреть что за зверь. Изначально вроде для range-finder предназначен ультразвуковых, а там нестабильность скорости звука нивелирует нестабильность TDC.

Ну кому как. Если источник сигнала фемтосекундный лазер то разрешение автокоррелятором оптическим намного меньше 10 пс получить можно. Базовые приборы от 50 fs разрешения тянут.

Автокоррелятор - это совсем другая тема, там совершенно иной принцип и сигнал не импульсный, т.е. это, практически, фазометр.

А ограничение на разрешение стандартного ТАС связано, в том числе, и с крутизной фронтов - попробуйте сначала сделать фронт 100 пксек (а это разрешение порядка 10 пксек), а потом пропустите его через кабель длиной хотя бы метр.

Малость офтоп но раз обсуждалось выше то вот хорошие диодики: HMPS-282x от Avago. И модель есть. И шустрые. И ток хороший держат. Короче можно сказать практически идеальные диоды Правда мееееелкие же заразы

А готовые микрушки есть у TI: TDC7200. Может не столь точные но по моему в теме ещё не упоминалось.