Приветствую сей форум!
Собственно задача такова, требуется точно измерить длительность (не менее 500 нс и не более 4мкс) одиночного импульса с точностью до 2ух наносекунд, и на основании этих измерений процессор задает частоту работы синтезатора частот, и все это счастье на отечественной комплектации*)
Если с синтезатором частот все хорошо - есть всякие 1508ПЛхх, которые можно тактировать 1ГГц, то с измерением все не так радужно... Вся задача по сути сводится к счету импульсов частотой 1 ГГц. И тут красивых решений я пока не могу выдать. Может есть у кого-нибудь опыт решения похожих задач?

Спасибо!

1. Существуют специализированные микросхемы-измерители временных интервалов, используются в лазерных дальномерах, например. Разрешения и точности там должно хватить с запасом.

2. Подать импульс на интегратор и измерить величину сигнала на его выходе. Но тут непросто может оказаться и со схемотехникой, и с подбором элементной базы.

При одиночном импульсе точность измерения ограничивается шумами - шумом источника сигнала и шумом измерительного компаратора.
2 нс на первый взгляд - очень сомнительно.

Да! Я видел парочку похожих, но они не производятся. Если подскажешь какой-нибудь список буду очень благодарен.



Для меня это тяжелый путь, сам эту идею крутил как мог, но прибор должен работать в широком диапазоне температур, тут я думаю учесть все погрешности просто не реально, плюс вероятно придется осуществлять индивидуальный подбор каких-либо элементов, и еще работать с АЦП... короче просто ворох проблем...

вражеские: http://www.acam.de/products/time-to-digita...erter/overview/

импульсы как часто идут?
просто любой даже очень медленный сигма-дельта АЦП сам по себе вполне интегратор даже для совсем коротких импульсов, надо только антиалиасинговый фильтр правильно сделать, а медлительность компенсируется высоким разрешением.
например ad7195, на 1КГц имеет шум интеграла одной выборки 0.1нВ*сек,
то есть подав импульс на вход такого АЦП (размазав его хорошенько входным фильтром) и просуммировав несколько отсчётов (чтобы и входной и цифровой(4 отсчёта) фильтр устаканился) разрешения будут на порядок выше требуемых, однако отечественных производителей аналогов не подскажу.

Измерения одиночные, но не однократные, а периодичные, т.е. усреднение по n-количеству измерений конечно будет, но суть в том что эта подстройка происходит уже во время работы. А для первых измерений погрешности которые внесут шумы можно учесть программно или не учитывать если они будут в пределах одного-двух 2нсекудных тактов. В принципе можно и частоту счетных импульсов делать 500 МГц, но тут уже посмотрим какую тактовую частоту сделаем для синтезатора.



такая штука не пройдет, иначе все было бы гораздо проще... система должна запускаться с ПЕРВОГО же импульса, и не иметь аналоговой инерциальности, т.е. все обсчеты чисто в цифре и реальном времени... т.е. если измеряемые импульсы резко изменят длительность, система должна тоже среагировать резко, пусть и с первоначальными погрешностями.

На cqham.ru подобную тему обсуждали и было предложено достаточно красивое и простое решение (тема про эталон частоты на основе GPS). С разрешением 50..100 nS считаем традиционным способом с использованием генератора заполняющих импульсов, "хвосты" - интерполятором. Тут потребуются два канала, на "голову" и "хвост". Получится чуть сложнее, но не так уж страшно. С применением программируемой логики - тем более.

Но, конечно, задержка, обусловленная работой ADC, тут обязательно будет.

Я тоже о такой системе в первую же очередь думал и думаю, но пока мне здесь не понятно, как учесть все погрешности и хвосты получается нужно как то очень быстро "обнулять", при каждом новом такте, т.е. в районе тактового фронта, легко получаются неопределенные состояния те же +-100нС, а эту уже много. Спасибо, попробую поискать эту тему.

Посмотрел... что то ничего не понял, там о готовых решениях идет речь, т.е. о покупке приборов итд... можете пожалуйста кинуть конкретно ссылку где именно обсуждается данный метод, Спасибо!


а нужны наши*) и под -60*)

За 400 nS (минимальная длина импульса минус цикл заполнения) -"голову" всяко можно обнулить. Если и пауза между импульсами хотя бы не меньше - то и с "хвостом" проблем нет. Для измерения заряда можно использовать встроенный 10-битный ADC ширпотребного микроконтроллера, а если не хватает скорости - то взять какую-нибудь мелочь восьминогую, и даже тактировку ее можно сделать от программируемой логики.

http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=21028&page=26

А про -60 забудьте

Токмо, чтобы вы посмеялись:

если деньги и время есть - разработка и изготовление ASIC по 0.18 мкм. Возможно и с ПЗ порешать.
По прямому методу счета, с тактовой частотой вплоть до 4 ГГц. Плюс, можно запихнуть ещё огромную кучу нужной цифры или МIXа. Или, вообще, сделать более "мудрый", адаптивный алгоритм счёта. Не шутка. А безнадёжное предложение ОКРа.

Всё, можно смеяться.
Я тоже поржу (над отсутствием либо денег, либо времени, либо и того, и другого)

Может я чего то не понял...
Как я понял этот прицип, к примеру работаем на частоте 10МГц, т.е. период 100нС
"хвост"- (количество тактовых импульсов)*(период 100 нС).
"голова" - заряд на конденсаторе, который набирается за время от начала такта и до конца(или до конца измеряемого импульса), сбрасывается до нуля, при начале нового такта. Соответственно АЦПируем это заряд получаем прибавку к "хвосту" т.е. полной время измеряемого импульса.

отсюда и проблема неопределенности если конец измеряемого импульса наступает в районе фронта тактового сигнала.. Т.е. мы получаем погрешность не просто +-100нС, а еще и погрешности заряда на конденстаоре.


за ссылку большое спасибо -изучаю

Нет, под "головой" я подразумевал время от фронта исходного импульса до фронта счетного, а под "хвостом" - от спада исходного опять же до фронта счетного. Вот эти дельты (в пределах одного периода счетного) и надо преобразовать интерполяторами, а "тело" будет целое число "счетных" импульсов импульсов. А вот чтобы не было неоднозначности в районе фронта, в обсуждаемой теме и было сделано, что длина преобразовываемого импульса не 0...1T, а 1...2T.

Делается просто, стандартный конвертор время-время.

Исходно разряженный конденсатор заряжается постоянным большим током во время импульса и разряжается постоянным малым током после него до нуля. Время разряда измеряется счетом числа импульсов.

Длительность импульса равна длительности разряда деленной на соотношение зарядного и разрядного токов. Причем разряд не обязательно начинать сразу по концу импульса, можно немного подождать и присинхронизироваться к генератору заполняющих импульсов. Точность 2 нс в данных условиях получить несложно, поскольку импульсы длинные и начальная нелинейность такого конвертера не будет мешать.

Можно и точнее, но тогда лучше делать периодическую калибровку конвертера по импульсам стандартной длины от кварцевого генератора.

0.05%. Можно, да. Но вот на счет "несложно" - не уверен. А перекалибровка - это само собой, тут просто без вариантов.

какая периодичность импульсов? сколько максимум времени есть после спада импульса, до того момента как надо выдать измеренную длительность в цифре?

0.5% (50 псек) мы делали еще лет 30 назад, когда фронт 5 нс считался очень "крутым". На современной элементной базе это гораздо легче.

Длительность импульсов 500нс - 4 мкс, период 50 мкс - 2 мс...

Выдать результат конечно чем раньше тем лучше, так как в системе несколько каналов, если это будет чисто работа АЦП т.е. процессор в это время свободен, то приемлемым будет 5 мкс, удовлетворительным 10мкс, т.е. это время от конца измеряемого импульса и до конца расчета процом длинны импульса.
Но тут уже зависит будем ли мы пользоваться бортовым АЦП процессора или внешним многоканальным итд...



А есть ли примеры конкретных реализаций? на мой взгляд тут только источники стабильного тока требуемой точности(большого и малого) задачка не тривиальная.



понял первую часть, про 0...1T, а 1...2T к сожалению не ясно.

У нас есть небольшая поблажка, начало измеряемого импульса ВСЕГДА совпадает с тактовым - т.е. тактовый измеряемый и запускает... но конец не известен.

Тогда еще проще, измеряем только "хвост". Схемотехника по моей ссылке именно для этого и предназначена...

Готовых схем на современной элементной база под вашу задачу у меня нет (хотя, наверное, можно поискать в инете, например тут все описано), но все стандартно, хотя и требует аккуратности. Коммутаторы тока - дифкаскады на полевиках, источники тока - типовые, ключи - тоже полевики, компаратор - желательно с FET входом. Следить следует только за стабильностью, при наличии проца калибровка тривиальна.

Но если не любите точный аналог - возьмите готовую цифру. Тут есть хорошие детали полностью перекрывающие ваши потребности. Но, увы, недешевые.

P.S. Да, уже появился русский сайт.

конечно измерители времени штука шикарная для данной задачи, но к сожалению импортные детали использовать в разработке нельзя, тем более у них нет нужного температурного диапазона

Про отечественных детали вообще говорить не стоит, нет их и не будет. А на том браке, который носит это имя вообще ничего делать нельзя, проверено неоднократно.

тут с вами категорически не согласен. для войны много чего хорошего делается. конечно же далеко не все что нужно, но при отсутствии лени, брендофильной предвзятости и грамотном подходе можно делать отличные вещи.

Может для войны и делается, но по 10-кратной цене и не для всех. Вы еще про наличие даташитов расскажите, про средства проектирования и программирования, разводку плат и т.д.

Мы на отечественном браке накалывались много раз, вплоть до отзыва приборов и замены микросхем. Больше не хотим, но, если есть желание, дерзайте.

Ну с военной приемкой и зарубежные на порядок дороже чем та же индастри.
по даташитам согласен, в свободном доступе найти что то не всегда тривиально*)

При чем здесь разводка плат то? Это я как то вообще не понял...

короче вы явно предвзяты, и не работаете на Родину(войну), поэтому спорить смысла нет, у каждого в жизни свой опыт и свои позиции, можно ныть и жаловаться, а можно работать и принимать сегодняшнюю реальность и стараться выжать из нее все, короче давайте лучше к теме вернемся*))

Да, в общем, неинтересно. Искусственное ограничение отечественной комплекацией не позволит вам сделать правильную деталь. Будет большое море рассыпухи с низкой надежностью и плохими параметрами.

хех... вариант которые вы предложили сначала это и есть "большое море рассыпухи с низкой надежностью и плохими параметрами"...
еще раз повторю если по теме у вас идеи кончились прошу не засорять топик бессмысленной болтовней за жизнь, и пытаться учить разработке эл. оборудования не стоит, не зная ничего ни про меня, ни про мои задачи - это как минимум глупо...

Как-то оказывается, что если, устройство действительно нужно, то приемка идет лесом и подписывает все требуемые отклонения легко и непринужденно. Либо путь вкладывают бешеные деньги и оживляют промышленность, либо используют то, что есть в природе.

Все верно, про легко вы конечно загнули, но они могут подписать если устройство пройдет все испытания, но я пока не вижу смысла ставить редкую микросхему туда где можно обойтись иным решением. Тем более никакой гарантии что на -60 с этими микрухами не будут происходить неожиданные вещи, примеры были не только в моей практике.

Ну ежели вы столь грамотны, вам, вероятно, не стоило задавать этот вопрос. А чтобы слегка сбить с вас спесь - вопрос - минимальное время срабатывания отечественного компаратора со входным диапазоном порядка 5 В и входным током порядка единиц наноампер не подскажете? В диапазоне температур от -60?

597СА1 время срабытывания 6,5 нс питание +-5В это если из еще советских, зачем ток нА если не секрет? и зачем нужен входной диапазон 5 вольт то? какой надо такой и сделаем. Да и совершенно не обязательно компаратор...

К1897АИ1Т например "отечественная" ж-)
что касаемо импортных space то есть TDC-S1: A Space qualified TDC она правда 2003 года может что поновеее есть
ну и как вам сказали хорошо проверенная заряд разряд емкости - при одиночном измерении дает дисперсию 10 пс

да, только К1897АИ1Т снята с производства *) И военную приемку не имела.

военку никто не имеет- потому как сейчас существует утверждение что присутствие с мопе не является выполнением заявленных характеристик ;-)



на сайте продается демо борда с этой микросхемой
а военка это дело денег

Доступное и работающее, в т.ч. и при –60°C, решение Вам предоставлено. Разве какие-то ещё вопросы имеются?

Названный вами компаратор имеет 10 мка входного тока (что более чем в 1000 раз больше запрошенного), ЭСЛ выходы и крайне плохо пригоден для поставленной задачи.

Но раз уж вы о нем заговорили - укажите пожалуйста отечественный завод, который сегодня ее производит. Использовать складские детали со сроком хранения 10 лет военная приемка вам не позволит.

Ну и заодно - где можно ознакомиться с ее параметрами в диапазоне температур от -60 *С?

А стандартная дешевая буржуйская деталь имеет 2 пкА входного тока, 1 мВ смещения (5 мкВ/*С -40...125 *С), 4.5 нс задержки срабатывания (менее 12 нс при 5 мВ овердрайва), максимальную рабочуюю частоту 80 МГц и нормальный выход. Название ее вам неинтересно - она не отечественная.

Для вашей задачи требуется компаратор с задержкой менее 15 нс при 2 мВ овердрайва и частотой порядка 60 МГц.

А К1897АИ1Т имела температурный диапазон от -10. Неплохая деталь, но спецуха и о ценах, думаю, лучше даже не упоминать. Тем более, что сейчас уже не производится.

На детали TDC (с градацией space) я уже давал ссылку ТС. Но, о ужас, они же буржуйские!!!

Вот современный производимые аналоги 597
http://www.pulsarnpp.ru/index.php/2010-06-25-10-46-19/-1481

Ну тут вы опять загнули ДАЛЕКО не каждый, тем более стандартный, тем более ДЕШЕВЫЙ(т.е. ширпотреб) буржуйский компаратор имеет указанные вами параметры...

Поясните пожалуйста зачем нам гнаться за минимальными входными токами? Тем более за пкА! даже буржуйские компараторы работающие быстрее 1 нс, и то и имееют ток не менее тысяч нА! Помехоустойчивость снижать что ли?

К1897АИ1Т -идеальна для моего случая, но я общался с производителем - она снята с производства ввиду малой потребности, специфическая штука что ж делать, тем более с военной приемкой они ее и не выпускали.



вопросов никаких, работаем... а попутно, что то обсуждаем...



Я бы сказал по другому присутствие в МОПе не дает многие требуемые гарантии на качество, дальше все зависит от добровестности производителя, которая и проверяется в разработке, испытаниях итд... Но подавляющее большинство мопа все же добротные изделия, на которые можно расчитывать...



общался с производителем - снята с производства.

Не путайте мечты и реалии. Попробуйте набрать, например, 1481СА1Р в поисковиках. Цена 1500-1900 руб, и это простая приемка ОТК.
Цена того, с чего она содрана (AD8561 -40..+85*C) - 100 руб.

И опять-же вопрос техдокументации - где я могу с ней ознакомиться?

Похоже, что забугорные шпионы и диверсанты могут спать спокойно, ваша деятельность по разработке отечественной военной техники обещает стать намного более разрушительной.

При чем здесь поисковики то?? Зачем мне цены торгашей?? Может еще цену чип-дипа вспомним? Дык там буржуйский операционник может и 4000р стоить спокойно... ну детский сад просто ей богу...Заказывать с сразу завода наверное будем...

И кстати узнайте сколько стоит таже AD8561 в военном исполнении(корпус, приемка итд), я думаю вас ждет большущее разочарование по поводу цены.
я лично без проблем могу ознакомиться с документацией на всю серию 1481 прямо на рабочем месте, если что то нужно уточнить запрошу на заводе.

Вы кстати на мой вопрос так и не ответили: зачем нам гнаться за ПИКО-токами, и какой опер с такими устойчиво работает?

Вот пример http://www.analog.com/static/imported-file...580_581_582.pdf
где здесь хотя бы НАНО амперы?? Input Bias Current !!15-30мкА!! больше чем у 1481CA3!
или еще http://www.farnell.com/datasheets/28739.pdf Input Bias Current 6-20мкА

Товарищ хватит уже абсолютно бессмысленный и глупый спор, тем более что вероятно некоторые вопросы вы знаете только по верхам...
да и просто это уже не смешно, вроде еще не на пенсии человек, а ноет и брюзжит хуже старого еврея...

А какая полоса управления у такой системы?
По-моему под ГГц. Это нереально

Т.е. технические параметры этой замечательной детали недоступны.

У тех же торгашей стоимость компаратора, параметры которого я приводил (-40...+125 *С) - 2.3$ @1k. Заводская стоимость 10-нс компаратора с военной приемкой (аналог AD8561, чуть хуже) (-55..125*С) - 2.8$ @1k.

Чао!

Цитата(net @ Oct 23 2013, 09:17) *
на сайте продается демо борда с этой микросхемой
а военка это дело денег


общался с производителем - снята с производства.

This post has been edited by Quantum1: Yesterday, 23:11

еще раз все только вопрос ДЕНЕГ - закажите партию под запуск производства и вам ее сделают
для примера максим делал мне партию деталей под запуск - просто пришлось ждать порядка 9 месяцев


вы же хотите - как манагер - иметь детальку с бумажкой за 3 копейки и типа после этого ваше устройство выполняет функции - ВОТ ВАМ БУМАЖКА НА БУМАЖКУ-
типовое поведение манагеров оборонки - ни за что не отвечающих и ничего не делающих кроме распила бабла - а вот мое устройство с бумажкой - что вы хотите - все соответсвует - вот вам бумажка на вашу бумажку о соответсвии вашей бумажки моей бумажке
и тд - и главное что вы все правильно делаете - к вам подкопаться нельзя - вот ведь бумажка то есть - а то что не работает на земле а уж про реальность я и не говорю - то этио местный параболический эффект - в соответсвии с бумажкой


просто наболело - надоело все это слышать

- а как машина то мне надо ауди с деревянным рулем и с биксеноном - а ваз это таз
и тд итп

вообщем умолкаю

Немного не в тему. Плохо не только у нас.
Когда-то читал, что в США ситуация с военными компонентами тоже не очень - цены дикие, а качество и надежность низкие.
Пентагон выпустил приказ, что если есть гражданские аналоги, применять только их - лучше по всем параметрам.
Скандал, когда в систему управления РДТТ Шаттла ставили процессоры из списанной медицинской аппаратуры, наверное все помнят.

Спасибо, поржал оддуши!

По теме: посмотрите микросхемы Интеграла, я там как-то что-то подходящее видел. Во всяком случае - у них логика тоже неплохая.
Если тактовой частоты не хватит, хвост домеряете интегратором с нужной точностью. Подобная тема тут уже была, но там импорт не банили.

А этому провокатору, который отчитался об успехах нашей электроники, я бы с удовольствием пилюлей отвесил. Вот ведь урод!...

Чтобы понять, откуда у Пульсара такие цены и каковы его перспективы стоит ознакомится с этим документом, пункт 4. Очередной распил.

И делают, вероятно, то же, что и китайцы - закупка и корпусирование буржуйских вафель, но по удесятеренной цене.

Есть ещё такой алгоритм для рассыпухи:

Делается сетка частот. Скажем, с периодом 16 нс каждая. И со сдвигом фаз по 2 нс.
Всего 8 частот.
Они работают на 16 счётчиков (8 по фронтам и 8 по спадам).
Разрешение счёта - по фронту измеряемого импульса. По спаду - фиксация результата в регистр и не особо хитрая арифметика.
Итого, можно использовать логические ИС с быстродействием в 16 раз меньше, чем при прямом методе счёта. Вполне реализуемо на 1554 или даже на 1564. Можно расширить сетку частот с пропорциональным уменьшением требований к динамике компонентов, до нужного.
Без навороченной высокоточной аналоговщины.

Вобщем, это просто набросок. Надеюсь, мысль понятна?

Хорошая мысль! Попробую доработать: ушестнадцатирённый счёт включать через линию задержки от одного опорника. Покомпактнее!

2 ns эквивалентны 500 MHz.
Можно брать 2-каналами с частотой 250 Мег.
Частоты в противофазе. Измеряемый импульс фиксируется по фронту каждого клока.
Если на рассыпухе - я бы делал на PECL.
Генератор на 250 Мег - буфер с 2-мя выходами, на 2-м выходе поменять местами прямой и инверсный выходы.
Получится 2 клока, прямой и инверсный.

Можно на CDCM61002 сделать.
http://www.ti.com/product/cdcm61002

Нониус конечно можно сделать нормально, но только при наличии ПЛИС. Есть более простой метод - вместо разряда емкости постоянным током ставится 12-разрядный АЦП с временем преобразования несколько мкс измеряющий напряжение на ней - такие АЦП делали даже у нас. При этом особой точности остального аналога не требуется. Единственное, что хуже - повышенная дифференциальная нелинейность.

А делать на ЭСЛ 2 нс - чрезмерно избыточно. Вот когда нам потребовалось 60 пкс - тут уж без ЭСЛ было не обойтись.

Если 2 канала делать, то PECL лучше т.к. задержки чипов будут иметь наименьший разброс в каналах.
Это особенно критично для формирователя клока.
+ у PECL гораздо круче фронты, что уменьшит неоднозначность уровня на входе "фиксатора импульсов"

Т.е. измеряемый сигнал отформировать с помощью PECL буфера.

P.S.
Например, CDCM61002 имеет 20 ps. перекос между выходами.
Может для этой задачи этот чип и избыточен, но годится

Какая-то упорная забывчивость про требование ТС на отечественную россыпь. Само собой, доступную. ПМСМ, 1564 - оптимум для такой задачи. Серия военная, стабильная и доступная. Плюс стойкость хорошая.
А сетку частот можно сделать на РСВ- линии задержки. Типа экранированного проводника (L) с отводами и NPO конденсаторами малой емкости (возможно, микро-подстроечными, для пущей точности). Можно замахнуться и на 0.5 нс точность без особых проблем.
Да, корпусов будет многовато. Но, терпимо.

Но, лучше всего - ASIC. Могу обещать 50 пс при любой погоде и до дикой стойкости.