Hallo! Ich habe ein periodisches Signal welches sich alle 100ns wiederholt (also mit 10MHz). Dieses sich wiederholende Signal hat eine Länge von ca. 300ps und soll nun abgetastet werden. Dazu möchte ich das Prinzip der Unterabtastung ausnützen. Ich suche also eine Schaltung welche die gewünschte Zeitverzögerung von 0 bis 300ps in möglichst geringen Schritten (min 100) erzeugen kann, damit ich mit einem s&h ADC genau zum Zeitpunkt (n*100ns) + x abtasten kann. Synchronisierung ist kein Problem da ein mit dem eingangssignal synchrones Taktsignal vorhanden ist.
Die vorhin genannte Zeit von 300ps liegt nur bei der High-End Messmethode an. Das Signal bei geringeren Anforderungen hat eine Länge von ca. 5ns und soll 255mal abgetastet werden, also jeweils um 20ps verzögert was die Anforderungen senken dürfte...
Das ist doch ganz simpel. Man nur nur ausrechnen, wieviel mm Leiterbahn man verlegen muß, um diese Verzögerungen zu erhalten.
es dürfte schwierig werden 0...300ps zu erzeugen , aber einfacher t0+0 ... t0+300ps. Dafür gibt es z.B. entsprechende Verzögerungsleitungen z.B. von Stanford. Der Jitter ist aber auch nicht ganz ohne bei den kurzen Zeiten. Ansonsten evtl. ein Sampling-Oszi von z.B. Tektronix, damit sollte das gehen. Gruß Thomas
Der MC100EP196 kann sows in der Richtung. Aber viel wichtiger ist, dass der ADC die Analogbandbreite hat, oder allenfalls der Sample hold davor. 100 Schritte auf 300ps sind 3ps Samplehold Aufloesung, entsprechend einer Analogbandbreite von nur 300GHz. Hmm. die zur Zeit besten Sampler machen 100GHz. Und die Technologie ist ziemlich abgehoben. rene
Also 100ns Wiederholfrequnez, Pulsbreite 0,3 ns das ist ein Tastverhältnis von 3/1000. Ein Bauteil erzeugt den Triggerimpuls für den ADC und eine Verzögerungsleitung geeigneter Länge sorgt dafür, dass beide passend dort eintreffen.
Die ADC die ich gefunden haben samplen erst 3-5ns nachdem sie das Signal dazu bekommen haben. Also müsste ich das Startsignal auf die vorherige fallende Flanke beziehen und um 47ns verzögern?
@Lukas Slz (luky) >Die ADC die ich gefunden haben samplen erst 3-5ns nachdem sie das Signal >dazu bekommen haben. Also müsste ich das Startsignal auf die vorherige Dir ist hoffentlich klar, dass ein 300ps Puls kein Pappenstil ist. Und auch wenn der ADC "langgsam" sein kann, die S/H Stufe kann sich das nicht leisten! MFG Falk
Natürlich weiß ich das es nicht einfach ist. Darum frage ich ja...
Vielleicht kann Du mit einer Frequent abzutasten, die leicht neben deiner Nutzfrequenz liegt. Damit schiebst Du die Frequenz quasi zu kleineren Frequnzen (runter mischen) und kannst das Signal dort verarbeiten. Bsp: Du möchtest 10MHz abtasten, dann sollte die Clock von Deinem ADC mit z.B. 10,1MHz arbeiten. Das ist dann ähnlich, als ob Du bei jedem sample an einer anderen Stellen Deines Signals abtastet. Da tauchen natürlich Probleme wie aliasing und andere Dinge auf. Ebenso brauchst Du einen sehr stabilen Takt für den ACD (Jitter macht die S/N-Rate kaputt). Ich habe das jetzt nicht komplett durchgerechnet (bei Sinus geht das auf jeden Fall, bei Rechteck o.ä. müsste ich ausrechnen, ob die Oberschwingungen ebenfalls richtig gemischt werden), ob das so geht, aber vielleicht ich das als Anregung nützlich...
Wieso die vorhergehene Flanke? Jedes schnellere Oszilloskop hat eine Verzögerungsleitung für das Signal, damit der Trigger rechtzeitig wirkt und sogar ein kleines Stück Vorgeschichte vor dem Triggerpunkt noch sichtbar wird. 3ns ist die Gatterlaufzeit eines schnellen TTL-Gatters der 74S 74F oder 74AC-Familie, oder ca 1 m Laufzeit in Luft, auf Platine wirds kürzer. Ein Stück aufgerolltes Koaxkabel wäre das einfachste.
Eine einfache Spitzendetektordiode zur Impulsverlängerung kommt nicht infrage?
Die Signalform ist eben wichtig oder mindestens der genaue Zeitpunkt des Maximums. Amplitude ist egal. Das Signal per Oszilloskop anzeigen lassen ist einfach. Ich muss das empfangene Signal aber per Schaltung + Mikrocontroller auswerten. Die aktuelle Lösung arbeitet mit einem Sampling Phase Detector, welcher sehr aufwändig und vor allem empfindlich ist
@Lukas Slz >Ich muss das empfangene Signal aber per Schaltung + Mikrocontroller >auswerten. AUSWERTEN ist kein Problem, man muss es aber erstmal AUFZEICHNEN/digitalisieren. >Die aktuelle Lösung arbeitet mit einem Sampling Phase Detector, welcher >sehr aufwändig und vor allem empfindlich ist Was auch verständlich ist, dieses Messaufgabe ist alles andere als trivial. Das ist mal GANZ sicher nicht mit 50Euro Bauteilen gemacht. MFG Falk
Natürlich ist die aktuelle Lösung nicht billig und eben auch sehr empfindlich bezüglich Fertigungstoleranzen und Verarbeitung. Deshalb suche ich ja nach einer Alternative...
Ja was soll denn jetzt genau gewandelt werden? Die Amplitude ist unwichtig ? Was denn dann? "Signalform" hieße der zeitliche Impulsverlauf. Und der Zeitpunkt des Maximums dieses Impulses? Ich hab mal sowas ähnliches gehabt, ein Scintillationsdetektor, der liefert Impulse von etwa 3 usec. Die Amplitudenverteilung wird als Histogramm dargestellt, es sollte eben auch der Spitzenwert des Impulses sein. Allerdings kommen die Impulse unregelmäßig, da kann man nicht samplen.
Klingt nach sehr hochfrequentem Ultraschall - aber wie weit läuft denn Schall in 300 psec? Eher Radar im Nahbereich?
Nimm einen 10MHz VCXO und mische seine Frequenz und die 10MHz z.B. mit einem XOR und nachgeschaltetem RC-Tiefpass. Der Ausgang hat eine Dreieckspannung mit der Differenzfrequenz. Der VCXO wird jetzt so geregelt das die Differenzfrequenz z.B. konstant 100Hz beträgt. Dein ADC wird vom VCXO getaktet. Dein periodisches Signal von 100ns ist jetzt scheinbar auf 1/100Hz=10ms gedehnt. Das heißt du hast jetzt 10ms*10MHz=100000 Abtastwerte auf der Periode von 100ns oder eine Auflösung von 1ps.
...ie weit läuft denn Schall in 300 psec? Licht schafft etwa 90mm und Schall in Luft etwa 102Nanometer In Eisen etwa 1Mikrometer.. Hm...
naja machbar wärs direkt sampeln schon... du müsstest dich nur recht genau und ohne jitter an den beginn deines signales syncronisieren... und dann kannst mit einem monoflop im prinzip beliebig lang warten.. am besten deine 100ns periode + X ps - delay von S/H,logik,... 73
Die Impulse werden regelmäßig ausgesendet und wieder empfangen. Wichtig ist nicht die absolute höhe der Impulse da sowieso normiert wird. Anhand der lokalen Maximas kan man aber interessante Schlüsse ziehen und daher müssen diese detektiert werden. Mir persönlich würde die Idee eines sehr schnellen s&h Gliedes mit einstellbarer Verzögerung am Besten gefallen.
rene's Vorschlag wurde nicht weiter verfolgt, die ECL-in-ps Familie hat für diese Zeiten tatsächlich eine Delay-line: MC100E196: 5V ECL Programmable Delay Chip http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=MC100E196 20ps/Delay Step Resolution
und die EP-Typen sind anscheinend die 3,3V-Version http://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC100EP196-D.PDF
Die Delayzeiten scheinen zu passen. Ich bräuchte jetzt noch eine S&H Schaltung / IC mit großer Eingangsbandbreite welche das Signal zu einem genau definierten Zeitpunkt (Verzögerung ist egal, muss nur immer gleich sein) abtastet, damit es einem ADC zugeführt werden kann.
Ein ADC mit eingebauter S&H Schaltung ist am besten. Reichen 575MHz Bandbreite und 0.2ps Jitter? http://www.linear.com/pc/productDetail.do?navId=H0,C1,C1155,C1001,C1150,P7848
Bei Analog Devices ist das schnellste S&H der AD783 mit 250 ns, Apertur-jitter 20 ps http://www.analog.com/en/subCat/0,2879,773%255F925%255F0%255F%255F0%255F,00.html hier gibts ein paar Diagramme zum Thema Radarimpuls-Erfassung, matched filter usw, sehen die Impulse auch so ähnlich aus wie hier? Und es geht um den Zeitpunkt des Maximums oder was genau? http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse_compression
Leute, ihr seid noch eine Grössenodnung weg. Wenn der Puls 300ps lang ist, hat er eine Bandbreite von mindestens 3GHz. Wenn er nun nicht Sinus ist, sondern noch ein paar Zacken, sprich Oberwellen hat, ist man schnell mal bei 20 GHz. Das gemessene Signal ist das Tatsächliche gefaltet mit dem Sampling puls. Der Standardansatz sowas selbst zu bauen (vorausgesetzt man hat eine Uni mit etwas Budget hintendran) ist einen Schalter zu bauen, der von einer schnellen Photodiode angesteuert wird. Auf diese Photodiode geht man mit einem modengelocken Femtosekunden Laser los. rene
Hier ein ADC mit 3GHz Bandbreite http://www.national.com/pf/DC/ADC083000.html @rene Ist bei schnellen seriellen Datenübertragungen die Bitrate nicht doppelt so hoch wie die Bandbreite? Theoretisch sollte dann doch für den 300ps Puls eine minimale Bandbreite von 1.67GHz reichen. Bei geringeren Anforderungen hat der Puls aber eine Länge von ca. 5ns.
Ich denke der Ansatz mit Unterabtastung ist vernünftig, es ist ja keine direkte digitalisierung notwendig. Die Samplingköpfe von Tektronix + Hewlett Packard sind dafür gut geeignet. Schau dir doch diese mal an. Sowas wie ein AD6640 (oder jeder andere schnelle ADC) hat nen Aperture Jitter <1ps , sollte damit auch reichen. Wie wär es damit: Das Signal synchron + Verzögerungsleitung oder mit (Signalfrequenz + DeltaF) abtasten. Für ne gewisse Zeit dürfte das ausreichend stabil sein , um das Signal relativ zu messen (was du ja offensichtlich machen willst). Danach ggf. kalibrieren und fettisch....Ich hab den 6640 mal bis 1GHz getestet, das ist noch völlig in Ordnung. Das ganze natürlich unter der Voraussetzung, dass am Schluß irgendwas in der Gegend von 8 Bit ausreichend ist. Was darüber hinausgeht ist sehr aufwendig. Der Eingangsverstärker dürfte dabei auch nicht so ganz "ohne" sein. Viel Spaß damit Thomas
Der Apperturjitter bezeichnet die zeitliche Genauigkeit des Samples. Das genuegt aber nicht, da das Sample nicht zum Zeitpunkt des Triggers gezogen wird. Nicht wirklich. Das Sample ist vielmehr ein Fenster einer gewissen Länge das nach dem Triggerzeitpunkt offen ist. Alles was in diesem zeitlichen Fenster passiert wird integriert. Man möchte dieses Fenster unendlich kurz haben, ist es aber nicht. Die Oeffnungszeit bezeichnet die Bandbreite. rene
Ich habe am Problem mal weiterüberlegt: Ich habe 10MHz Sendefrequenz und 10,00irgendwas Abtastfrequenz. Die kann man zwar nicht problemlos, aber doch mit vertretbarem Aufwand stabil und genau (relativ zueinander, ob die Sendefrequenz 8 oder 12MHz ist stört nicht weiter...) generieren. Ich brauche nun ein S&H Glied welches mit der Abtastfrequenz angesteuert wird und die Amplitude des Sendesignales 100ns lang "festhält" damit der Wert mit einem 10MSPS ADC gewandelt werden kann. De Puls hat Frequenkomponenten bis ca. 4GHz. Welches S&H Gleid kan ich verwenden? Oder gibt es noch eine andere Idee? Mit welchen Teilen arbeiten eigendlich sampling-Oszilloskope?
Ich würde einfach eine Diodenbrücke mit 4 schnellen (Schalter) Dioden aufbauen. Den Schaltimpuls erzeugst du mit den Dioden D7 und D8. Diese sind noch während der Sperrverzögerungszeit leitend, und sperren dann ganz abrupt... => ein steiler Schaltimpuls für die Diodenbrücke mit D1-D4. Die Eingangsspannung muss natürlich unter ca. 1V liegen. Wenn du dein 10MHz Signal mit einer zweiten ganz leicht verschobenen Frequenz abtastest, wird jedes Billig-Skope damit fertig. Die beiden 180° verschobenen Recheckspannungen kannst du mit einem ECL-Treiber machen.
Danke für die Schaltung! Werde ich mal probieren wenn ich keine "single chip" Lösung finde. Mid diskret aufgebauten abtastschaltungen haben wir eher schlechte Erfahrungen gemacht da die Dinger einfach nicht reproduzierbar sind und sich zeitlich auch stark verändert haben.
Lukas Slz wrote: > Danke für die Schaltung! > Werde ich mal probieren wenn ich keine "single chip" Lösung finde. > Mid diskret aufgebauten abtastschaltungen haben wir eher schlechte > Erfahrungen gemacht da die Dinger einfach nicht reproduzierbar sind und > sich zeitlich auch stark verändert haben. Naja, wir reden hier von GHz, glaube nicht, das es da so ohne weiteres eine "single chip" Lösung gibt. Es ist wohl klar, das diese Schaltung ganz professionel auf Teflon-Platine mit SMD-Bauteilen aufgebaut werden sollte. Sonst sind nicht reproduzierbare Ergebnisse vorprogrammiert.
Natürlich ist mir das klar. Habe bislang immer Duroid verwendet. an der Platine solls nicht scheitern.
Matthias wrote:
> Was soll das eigentlich werden? Ein Radarfallenwarner??
Vielleicht auch ne Atombome ... bzw. der Zünder dafür ...
Die Schaltung der Diodenbrücke sieht mir etwas seltsam aus, hab mal nach solchen Schaltungen gesucht und das hier gefunden: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/42411/SEMTECH/EVM710AHF.html "500 MHz Pin Electronics Driver,Window Comparator, and Load" Für automatische Bauteiletester, enthält so eine Diodenbrücke
Die Schaltung ist in der Tat sehr speziell. Es wird das plötzliche Abreißen des Stromes durch die Dioden D7 und D8 beim Umpolen (Träger Speicher Effekt) ausgenützt um extrem schnelle Impulse zu erzeugen. Einen solide durchdachten Aufbau (Wellenwiederstand) vorausgesetzt sollten damit jedoch Ergebnisse hart an der Grenze des derzeit überhaupt machbaren zu erreichen sein.
Der Step-Recovery-Effekt ist mir zwar bekannt Aber wie funktioniert die Schaltung nun genau? Bin leider nicht draufgekommen...
Ich suche nun eine Möglichkeit mit möglichst wenig Bauteilen und möglichst wenig Kosten eine stabile (5-20MHz) sowie eine nahe danebenliegende Frequenz mit 0,00irgendwas MHz Unterschied zu erzeugen. Gibts einen fertigen Taktgenerator IC der sowas kann?
Darfst du mehr über euer Messverfahren verraten? Ich bin auch in dem Bereich tätig (www.izfp-d.fraunhofer.de) wo arbeitest du denn? Und was macht ihr mit so kurzen Pulsen? Da kann´s ja nur um ultradünne Schichten gehen...?
Das genaue Messverfahren ist experimentell und noch nicht veröffentlicht. also kann ich nix genaueres darüber sagen. Leider. Nur das wir mit sehr kurzen Pulsen arbeiten und diese halt relativ preiswert abtasten müssen denn 20Gsps Oszis kann man eben schwer portabel verwenden....
Hm...unsere schnellen leCroy sind alle portabel. So hochwerige Messtechnik ist halt nicht ganz ohne. Viel Erfolg noch, kann dir leider da kaum helfen.
Was momentan noch fehlt ist eine ordentliche Taktgenerierung wie oben beschrieben. Wir haben eben "nur" ein Tischmodell mit 20Gsps. Soll aber nicht Sinn der Sache sein das zu verwenden, sondern eben eine günstige Möglichkeiten zu entwickeln.
Lukas Slz wrote: > Ich suche nun eine Möglichkeit mit möglichst wenig Bauteilen und > möglichst wenig Kosten eine stabile (5-20MHz) sowie eine nahe > danebenliegende Frequenz mit 0,00irgendwas MHz Unterschied zu erzeugen. > Gibts einen fertigen Taktgenerator IC der sowas kann? Erste Möglichkeit währe ein zwei DDS-IC's von Analog Devices zu verwenden. Gibt's da probleme mit der zeitlichen Abtatstung? Zweite Möglichkeit währe zwei VCXO zu nehmen und in einer PLL-Schaltung die Differenzfrequenz konstant zu halten.
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.