Hi, ich brauche ein FPGA der an einem ADC mit 1 ns Auflösung (also 1GHz) hängen würde dazu noch ein USB Anschluss oder gbit Ethernet für die Daten Kommunikation. Die Problemstellung ist die folgende, 3 Excimer Laser schissen in einem Abstand von paar 100 µs und haben jeweils ein paar ns jitter (Timing Ungenauigkeit von Triggerpuls bis zum Schuss). Dieser jitter muss jetzt auf die ns genau gemessen werden und an ein Computer zur weiteren Verarbeitung geleitet werden, also die genaue zeit des Laser Pulses gesehen von einer Photodiode + plus Höhe und Länge. Das ganze wiederholt sich 100 bis 250 mal in der Sekunde. Die FPGA Boards mit ADC die mir Google so auf die schnelle ausgespuckt hat sind alle zu langsam. Könnt ihr mir das was empfehlen? Philipp
> 3 Excimer Laser schissen in einem Abstand von paar 100 µs
Wo haben die denn hingeschissen =;)
4DSP ist eine gute Adresse für ADC im Gigaherz Bereich: Besipielsweise: http://www.4dsp.com/FMC110.php oder http://www.4dsp.com/FMC161.php Dazu brauchst du nur noch ein FPGA-Board mit FMC-Connector. Beispielsweise eines der 7er Serie von Xilinx (Artix,Kintex oder Virtex). Dann must du nur noch das ADC-Board auf das xilinx board stecken und fertig ist die Hardware. Dann musst du dir natürlich noch die Firmware schreiben oder die Examples von 4DSP nehmen Besipielsweise dieses FPGA Board nehmen: http://www.xilinx.com/products/boards-and-kits/EK-V7-VC707-G.htm Gruß
Braucht es da eine so hohe Abtastrate? Wie lang sind denn die Impulse? Evtl. ist man mit weniger Bandbreite, Bandbegrenzungsfilter und mehr Bits besser bedient und genauer? Oder braucht es einfach nur einen Komparator und einen TDC (time to digital converter)?
Die kombination schneller ADC plus USB/GigEthernet wirst du typischerweise auch nicht finden. Der ADC produziert ja viel mehr Daten als durch die Leitung passen. Deine Anwendung kann ja damit umgehen und reduziert die Daten ja, bevor sie gesendet werden. Mir sind da zwei Lösungen durch den Kopf: - Schnelle Data Capture Karte von Alpha-Data (ADC Modul: http://www.alpha-data.com/products.php?product=xrm-adc-d3-1g5) und dann beliebiges FPGA Modul dazu. Wird dann aber direkt in den PC gesteckt (PCIe). - Evaluationsmodule der ADC Hersteller + passende Data Capture Card Bei Analog z. B. kann man sich das auf dieser Seite zusammensetzen: http://www.analog.com/en/content/CU_High-Speed_ADC_FIFO_evaluation_tools/fca.html Nur als Beispiel diese kombination: http://www.analog.com/en/analog-to-digital-converters/high-speed-ad-converters/ad9625/products/Eval-AD9625/eb.html zusammen mit http://wiki.analog.com/resources/eval/hsc-adc-evale Texas Instruments hat ähnliches: ADC Modul http://www.ti.com/tool/adc12j1600evm Data Capture http://www.ti.com/tool/TSW14J56EVM Ist natürlich mit diesen FPGA Boards je nach dem nicht einfach, etwas eigenes zu entwickeln. Sicher den Hersteller zuerst anfragen, wie viel informationen man dazu bekommt, bzw. welche Teile vom FPGA Design sie dir mitgeben können, damit das USB und ADC Interface nicht mühsam nochmals entwickelt werden muss.
Raymund H. schrieb: > Oder braucht es einfach nur einen Komparator und einen TDC (time to > digital converter)? Guter Ansatz, der sich sicher lohnt zu prüfen. Die Zeitauflösung wäre dann auch nochmals höher als mit dem ADC. Z. B. hier zu sehen: http://www.acam.de/products/time-to-digital-converter/overview/
Christoph Z. schrieb: > Guter Ansatz, der sich sicher lohnt zu prüfen. Die Zeitauflösung wäre > dann auch nochmals höher als mit dem ADC. Z. B. hier zu sehen: > http://www.acam.de/products/time-to-digital-converter/overview/ Nur muss dann die Komparatorschwelle evtl. auf individuelle Amplitudenunterschiede angepasst werden. Die Zeitauflösung ist übrigens nicht die Periodendauer der A/D Samplerate, vorausgesetzt das Signal ist bandbegrenzt. Die Zeitauflösung ergibt sich dann ca. aus dem Produkt Samplerate und Amplitudenauflösung.
Die von Analog habe ich gesehen das sind zusammen 2k€ dachte das geht evl einiges billiger. TDC reicht nicht wir wollen auch die Höhe der Pulse wissen nicht nur wann sie kommen. Die anderen Kombinationen schau ich mir gleich im Detail an danke schon mal. LG
Philipp schrieb: > TDC reicht nicht wir wollen auch die Höhe der Pulse wissen nicht nur > wann sie kommen. Ja, aber braucht ihr die Amplitude auch mit 1Ghz oversampled? Oder reicht gar schon ein einziger Wert (Peakdetector)? Bei 1ns Zeitauflösung sind analoge Lösungen zu bevorzugen wie zb ein (schneller) Komparator dessen Ausgang einen Kondensator auflädt. Oder für bessere Linearität kann man noch eine Konstantstromquelle vorsetzen.
Hallo, das klingt jetzt vielleicht dumm, aber kann man nicht eine Art Triggersignal analog generieren (analoges Signal mit schnellem Komparator mit Referenz vergleichen) statt das Analog zu erfasen? Weil eine hochgenaue Zeitmessung im 1ns-Bereich lässt sich mit Countern oder ähnlichem relativ leicht umsetzen. Wenns ein dummer Vorschlag ist, gleich vergessen und nicht hauen ;-)
Irgendwer23 schrieb: > aber kann man nicht eine Art > Triggersignal analog generieren Wird auch schon gemacht. Dummerweise verändert sich aber oft der Triggerzeitpunkt durch die Signalform. Die klassische Kernphysik verwendt da gerne einen Constant Fraction Discriminator (CFD): http://de.wikipedia.org/wiki/Constant_Fraction_Discriminator Aber das Allheilmittel ist das auch nicht, da dort die Anstiegszeit kontant sein muss. Duke
>Wie lang sind denn die Impulse? ~ 5 ns >Aber das Allheilmittel ist das auch nicht, da dort die Anstiegszeit >kontant sein muss. Die Laser schwanken in der Puls Energie von Schuss zu Schuss um bis zu 20% >Ja, aber braucht ihr die Amplitude auch mit 1Ghz oversampled? Oder >reicht gar schon ein einziger Wert (Peakdetector)? Wen dann das Integral über den ganzen Puls, der max wert schwankt zu viel. Philipp
Philipp schrieb: > Die Laser schwanken in der Puls Energie von Schuss zu Schuss um bis zu > 20% Es soll also die Energie jedes Pulses gemessen werden. Philipp schrieb: > Wen dann das Integral über den ganzen Puls, der max wert schwankt zu > viel. Um hier genau zu sein ist die Bandbegrenzung so dass es wenig Aliasing gibt wichtig. Also wie ich sagte ist vielleicht gar kein 1Gs/s bei 8Bit nötig, sondern z.B. 150MHs/s bei 12Bit sogar etwas genauer, passende Bandbegrenzung natürlich vorausgesetzt. Die Zeitauflösung um die Position des Pulses zu bestimmen ist angenähert die Abtastperiode geteilt durch Amplitudenauflösung, also bei 1GS/s 8Bit maximal ca. 40ps, bei 150MS/s 12 Bit maximal ca. 16ps. Die hohe Frequenzbandbreite und dammit Abtastrate macht kaum Sinn wenn danach integriert wird um das Messergebnis zu bekommen. Die Pulswiederholfrequenz ist wohl unter 10Khz, so dass im Prinzip schon eine Banbreite der Erfassung von 100Khz-1MHz ausreichen würde, hohe Amplitudenauflösung natürlich vorausgesetzt. Denn noch mit 1MS/s 12Bit könnte man dann wohl die 1ns Zeitauflösung erreichen und die Energie exakt messen.
Raymund H. schrieb: > Die Zeitauflösung ist übrigens nicht die Periodendauer der A/D > Samplerate, vorausgesetzt das Signal ist bandbegrenzt. Jedes Signal ist bandbegrenzt. Wie muss denn die Begrenzung Deiner Meinung nach aussehen, damit die Zeitauflösung verbessert werden kann? > Die Zeitauflösung ergibt sich dann ca. aus dem Produkt Samplerate und > Amplitudenauflösung. So ganz hab ich die Milchmädchenrechnung noch nicht verstanden. Wenn man mit 'zufälligen' Signalen arbeitet, kann man den ADC nicht optimal aussteuern. Dann bleiben von 16 Bit ganz schnell nur noch 8 Bit übrig, die ich für die Verbesserung der Zeitauflösung nutzen kann, oder? Duke
Duke Scarring schrieb: > Jedes Signal ist bandbegrenzt. Wie muss denn die Begrenzung Deiner > Meinung nach aussehen, damit die Zeitauflösung verbessert werden kann? So dass das Maß an Aliasing nach dem Abtasten nicht zu viel Ungenauigkeiten für die nachfolgenden Berechnungen bringt. Duke Scarring schrieb: > So ganz hab ich die Milchmädchenrechnung noch nicht verstanden. Ich sage dass Bandbegrenzung Zeitauflösung zu Amplitudenauflösung macht, sollte doch zu verstehen sein? > Wenn man mit 'zufälligen' Signalen arbeitet, kann man den ADC nicht > optimal aussteuern. Dann bleiben von 16 Bit ganz schnell nur noch 8 Bit > übrig, die ich für die Verbesserung der Zeitauflösung nutzen kann, oder? -45Db? Wenn dass wirklich so wäre, dann müsste man den A/D entsprechend "überdimensionieren". Und genau da wäre ein 8Bit 1GS/s offensichtlich überfordert, es bräuchte ca. 16Bit bei 5MS/s. Auch ist dann zu vermuten dass man ganz andere Probleme der Störeinstreuung im Messaufbau bekommt die schwierig zu lösen sind. Die Laserpulse des OP sind aber wohl nicht von solcher Dynamik im Amplitudenbereich.
Ok ich hänge mich mal mit ran an den Fred, denn hier werden auch die Flächen unter Impulsen benötigt die proportional zur Zerfallsenergie sind. Derzeit sample ich das Signal mit 75MSamples und erhalte so aus den 3us langen Implusen schöne Flächenwerte. Wie würde das mit einem deutlich langsameren ADC funktionieren? Bei 1MSample wäre der Impuls dann nur 3 Samples breit, bei noch niedrigerer Samplerate wäre das dann auch weniger Werte. Die eigentliche Frage ist für mich: Sind zwischen den Samples Lücken? Also vergeht Zeit bei der der Pegel des analogen Signals nicht in einen Samplewert einfließt? Von der Zeitauflösung her würde mir 1us locker reichen, aber auch hier wird es doch bei niedriger Samplerate schwer zu erkennen wo der Peak beginnt oder wo der sein Maximum hat wenn der gesamte Peak nur noch wenige Samples breit ist.
-gb- schrieb: > Wie würde das mit einem deutlich langsameren ADC funktionieren? Bei > 1MSample wäre der Impuls dann nur 3 Samples breit, bei noch niedrigerer > Samplerate wäre das dann auch weniger Werte. Ganz einfach: mit einem analogen Integrator. Der gibt ein zum Integral des Impulses proportionales Signal aus. -gb- schrieb: > Von der Zeitauflösung her würde mir 1us locker reichen, aber auch hier > wird es doch bei niedriger Samplerate schwer zu erkennen wo der Peak > beginnt oder wo der sein Maximum hat wenn der gesamte Peak nur noch > wenige Samples breit ist. Auch da kann man eine analoge Signalaufbereitung machen und einen Peak-Detektor vorschalten. Der gibt dann ein digitales Signal aus.
Philipp schrieb: > Dieser jitter muss jetzt > auf die ns genau gemessen werden und an ein Computer zur weiteren > Verarbeitung geleitet werden, also die genaue zeit des Laser Pulses > gesehen von einer Photodiode + plus Höhe und Länge. Das ganze wiederholt > sich 100 bis 250 mal in der Sekunde. Ein geeignetes DSO + GPIB + AuswerteSkript auf dem PC gänge vielleicht auch.
-gb- schrieb: > Die eigentliche Frage ist für mich: Sind zwischen den Samples Lücken? > Also vergeht Zeit bei der der Pegel des analogen Signals nicht in einen > Samplewert einfließt? Das ist das Wesen der Abtastung. Deswegen wird bei DSP so viel von der Nyquistgrenze also der Bandbegrenzung des abzutastenden Signals auf die halbe Samplerate geredet. Denn Nyquist sagt wenn das abzutastende Signal keine Frequenzen >Fs/2 enthält, braucht man sich nicht um die "Lücken" also was zwischen den Abtastungen passiert grämen, es geht keine Information verloren oder wird verfälscht. -gb- schrieb: > Von der Zeitauflösung her würde mir 1us locker reichen, aber auch hier > wird es doch bei niedriger Samplerate schwer zu erkennen wo der Peak > beginnt oder wo der sein Maximum hat wenn der gesamte Peak nur noch > wenige Samples breit ist. Auch wenn man mit 75MHz sampled und nur ganze Samples zählt entspricht das nicht dem genauen Zeitpunkt, sondern ist auf ganze Sampleintervalle quantisiert. Bei 1MS/s ist das besonders auffällig und muss mit Signalverarbeitung verbessert werden. Man könnte entweder das Signal upsamplen und dann wieder einfach abzählen, oder die Position des Pulses mit COG (center of gravity) Berechnung subsamplegenau bestimmen, an die eigentliche Grenze von Zeit*Amplitudenauflösung herankommen. Einen Nachteil gibt es dabei jedoch: Das antialiasing-Filter, sofern es als analoges IIR ausgeführt ist hat einen Phasengang der Verzerrungen der Pulsposition abhängig von der Pulsbreite bringt. Doch dass ließe sich auf der digitalen Seite wieder kompensieren. Auch macht ein analoges Filter was keine zeitlichen Überschwinger hat die Auswertung evtl. einfacher. Das ist weniger steil als es sein könnte weswegen es evtl. Sinn macht die Samplerate etwas zu erhöhen. Die effektive und genaue Messung eines banalen Pulses erfordert ein gewisses DSP Knowhow.
Suchst du soetwas in der Richtung? HMCAD1511 von hittite.com der macht z.B. 8 Bit 1000MSPS oder mehr als fertige ein Einheit.
Bitte was? Raymund H. schrieb: > Denn Nyquist sagt wenn das abzutastende Signal keine Frequenzen >Fs/2 > enthält, braucht man sich nicht um die "Lücken" also was zwischen den > Abtastungen passiert grämen, es geht keine Information verloren oder > wird verfälscht. Das mag stimmen wenn man nur die Frequenz bestimmen will, aber ich möchte die Fläche unter dem Impuls bestimmen, wenn da was fehlt dann ist das extrem schlecht. Liege ich falsch?
-gb- schrieb: > Das mag stimmen wenn man nur die Frequenz bestimmen will, aber ich > möchte die Fläche unter dem Impuls bestimmen, wenn da was fehlt dann ist > das extrem schlecht. Liege ich falsch? Die Fläche unter dem Impuls enthält in dem gegebenen Zeitintervall per Definition nur DC ergo keine Frequenzen oder anders gesagt die genaue Form des Pulses ist egal, nur zeitlich Begrenzt muss dieser sein.
Aber ... ich muss doch die Form kennen um die Fläche drunter zu bestimmen. Irgendwie verstehe ich das nicht, ich kann doch zwei Impulse mit total unterschiedlicher Fläche aber der gleichen Impulslänge haben?
-gb- schrieb: > Aber ... ich muss doch die Form kennen um die Fläche drunter zu > bestimmen. Irgendwie verstehe ich das nicht, ich kann doch zwei Impulse > mit total unterschiedlicher Fläche aber der gleichen Impulslänge haben? Du sagst es selbst, das was dich interessiert ist die Fläche. Und du hast eine Form, befreit von den "feinen Details" also hohen Frequenzen, jedoch mit der gleichen Fläche. Hoffentlich fällt der Groschen jetzt.
Nein, ich kann zwei Impulse haben die sagen wir 1us lang sind. Der eine ist aber doppelt so hoch, hat also auch die doppelte Fläche. Also interessiert das Aussehen schon?!
-gb- schrieb: > Nein, ich kann zwei Impulse haben die sagen wir 1us lang sind. Der eine > ist aber doppelt so hoch, hat also auch die doppelte Fläche. Also > interessiert das Aussehen schon?! Das Aussehen interessiert nicht bei hohen Frequenzen, es braucht nur so viel hohe Frequenzen um die Pulse nacheinander ausreichend zu trennen. Im Intervall interessiert nur DC, denn das ist die Fläche. Verschiedene Amplituden ist übrigens fast das gleiche Aussehen und identische Frequenzen. Ich habe nicht gesagt dass die Form des Pulses egal ist, sondern, ich wiederhole mich: Die Fläche unter dem Impuls enthält in dem gegebenen Zeitintervall per Definition nur DC ergo keine Frequenzen oder anders gesagt die genaue Form des Pulses ist egal, nur zeitlich Begrenzt muss dieser sein. Signalverarbeitung scheint ein schweres Thema, für manche.
Das mag sein, mich würde es sehr freuen, wenn das ausser dir noch Jemand bestätigen könnte. Für mich passt das nicht zusammen: > Verschiedene Amplituden ist übrigens fast das gleiche Aussehen und > identische Frequenzen. Und die Fläche ist doch das Integral. Wenn ich jetzt zwei Impulse habe, beide die gleiche Frequenz, aber der eine eine größere Amplitude, dann ist doch auch die Fläche unter dem mit der größeren Amplitude größer. Aber egal, ich kenne mich da tatsächlich nicht aus, das gebe ich gerne zu.
Hmmm - ich gebe zu, daß ich Raymond auch noch nicht verstanden habe (... was ich allerdings wirklich gerne tun würde ...). Ich würde Raymond sogar gerne widersprechen, wenn er nicht durch die vorigen Posts auf mich den Eindruck erweckt hätte, daß er weiß, wovon er spricht. Hmmm - echte Zwickmühle. Trotzdem wage ich einmal einen Einwand: - Auch einen einzelnen Puls kann man doch per Fourier-Analyse in seine Einzelbestandteile (will sagen: Sinus-Signale) zerlegen, oder? (Ein schönes Beispiel ist z.B. der Dirac-Impuls). Dementsprechend meine ich, daß auch ein einzelner Impuls bandbegrenzt sein muß, damit man ihn nach dem Samplen wieder 100%ig rekonstruieren kann (Nyquist). Ansonsten fand ich die Antwort von Schreiber weiter oben im Thread eigentlich ganz gut. Damit könnte sich der TO das ganze Samplen im GHz-Bereich ersparen. Evtl. kann man sogar mit nur einem Transistor per Miller-Effekt so einen Integrator aufbauen - aber hier begebe ich mich auf sehr dünnes Eis. Mit etwas mehr Zeit würde ich zu gerne mal LTspice dazu befragen ... Und final geht die Anregung an den TO, das Thema vielleicht im Analog-Forum hier auf MC nochmals einzustellen (ggf. noch etwas besser beschrieben). Dort wird der TO sicherlich noch mehr Experten ansprechen (womit ich Raymond nicht auf den Schlipps treten möchte). Der Diskurs lebt ja bekanntlich von der Pluralität der Meinungen ... Auch wenn sich Schaltungen nicht immer an Mehrheitsmeinungen halten :-) Aber letztlich ist das Problem des TO kein VHDL-Problem sondern zu mindesten 70% ein Analogproblem - daher mein Vorschlag für einen "Forenwechsel". Viele Grüße Igel1
Ich hatte schon mit Eximer Laser zu tun . Du hast noch was vergessen. Der Laserstrahl eines Eximer lasers ist nicht Gaussverteilt. Der Materialabtrag ist abhängig von der Energiedichte pro Fläche. Wenn die Optik nicht den Fehler korriert kannst du rechnen wie du willst und kommst auf kein vernünftiges Ergebnis.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.