Hallo Leute,
ich würde gerne die Zeitdifferenz zwischen zwei eingehenden Signalen
(steigende Flanke) messen.
Beide Signale kommen alle 10 Sekunden, unterscheiden sich um nur um 1 -
5 Nanosekunden (Genauigkeit 1 nanosekunde oder besser wäre gut).
Die Signale bleiben dann für einige hundert Millisekunden high und
wechseln anschließend bis zum nächsten "Schuss" wieder auf low.
TDC Chips habe ich bereits von Acam gesehen.
In einem anderen Thread wurde die Ti Piccolo Serie genannt, die bis
150ps auflösen soll. Allerdings geht das anscheinend nur ausgehend für
eine Highspeed PWM.
Was ich mir dachte: Könnte ich nicht z.B. das Signal in ein Gatter jagen
um es nicht zu belasten (Invertierer bspw.) und anschließend über eine
RC Schaltung einen Kondensator aufladen, der dann zu einem Referenztakt
mit einem ADC gemessen wird?
Anhand des Ladestands des Kondensators könnte ich ja dann die Zeit
ablesen, die zwischen Signaleintreffen und des nächsten mikrocontroller
taktes vergangen ist.
Bei der Gatterlaufzeit würde mich bei z.b. einem Highspeed ECL gatter
dann auch nur die Varianz interessieren, die wohl bei ca. 0,2ns liegt.
Den Offset kann ich ja abziehen (minimale Laufzeit)
Danke für Ideen!
Du willst die zeitliche Differenz zweier Signale durch das /Aufladen von
Kondensatoren/ bestimmen? Mit Nanosekundenauflösung?
Das kommt mir ... etwas verfehlt vor. Du solltest darüber noch mal 'ne
Nacht schlafen.
@ Michi O. (Gast)
>TDC Chips habe ich bereits von Acam gesehen.
Dann nutze sie. Alles andere wird nicht besser.
>In einem anderen Thread wurde die Ti Piccolo Serie genannt, die bis>150ps auflösen soll. Allerdings geht das anscheinend nur ausgehend für>eine Highspeed PWM.
Ja, das geht nur für die AUSGABE.
>Was ich mir dachte: Könnte ich nicht z.B. das Signal in ein Gatter jagen>um es nicht zu belasten (Invertierer bspw.) und anschließend über eine>RC Schaltung einen Kondensator aufladen, der dann zu einem Referenztakt>mit einem ADC gemessen wird?
Das ist ein schlechter, selbstgestrickter TDC.
>Bei der Gatterlaufzeit würde mich bei z.b. einem Highspeed ECL gatter>dann auch nur die Varianz interessieren, die wohl bei ca. 0,2ns liegt.>Den Offset kann ich ja abziehen (minimale Laufzeit)
All diese Ideen wurden von Profis in die TDC-ICs eingebaut. Nutze sie!
Michi O. schrieb:> ich würde gerne die Zeitdifferenz zwischen zwei eingehenden Signalen> (steigende Flanke) messen.
Wenn Du weisst welches Signal das erste ist dann führe dieses in eine
Delayline mit Anzapfungen von jeweils 1ns, das spätere Signal auf ein
Register das mit steigernder Flanke die Ausgänge der Delayline latched.
Am Ausgang der delayline kannst Du dann ablesen wie weit das erste
Singal früher da war.
rgds
@6a66 (Gast)
>Wenn Du weisst welches Signal das erste ist dann führe dieses in eine>Delayline mit Anzapfungen von jeweils 1ns, das spätere Signal auf ein>Register das mit steigernder Flanke die Ausgänge der Delayline latched.>Am Ausgang der delayline kannst Du dann ablesen wie weit das erste>Singal früher da war.
Genau DAS machen die meisten Time to Digital Converter (TDC)!
eric schrieb:> MiWi schrieb:>> Eine Anregung, alles weiter kannst Du selber ausarbeiten...>> Damit 10 Sekunden mit einer Genauigkeit von 0.1 ns messen ???????????
Davon war nie die Rede. Lies dir noch einmal die Aufgabenstellung durch.
Christian L. schrieb:> Davon war nie die Rede. Lies dir noch einmal die Aufgabenstellung durch.
Hast Recht. Sorry.
Hat er aber auch ein bisschen missverständlich ausgedrückt.
Danke schonmal für die ganzen Antworten und die Skizze.
Ja die Signale jittern nur um wenige nanosekunden und kommen alle 10
Sekunden. ich weiß also schon ca. wann sie kommen.
Welches das erste ist weiß ich allerdings nicht.
Ich werde mich durcharbeiten :)
Hallo,
einen aehnliche Anforderung, < 100 ps Aufloesung bei 300 us zwischen
Start und Stopp habe ich mit dem ACAM GP22 geloest. Aehnlich Chips gibt
es inzwischen auch bei Maxim.
Rufus Τ. F. schrieb:> Du willst die zeitliche Differenz zweier Signale durch> das Aufladen von Kondensatoren bestimmen? Mit> Nanosekundenauflösung?
Ähh... ja?!
> Das kommt mir ... etwas verfehlt vor.
Wieso sollte? Das war meines Wissens lange Zeit die
Standardmethode. - Integratoren gehören zum genauesten,
was die analoge Elektronik zu bieten hat.
Und zur Auflösung: 100 pF und 20 mA Ladestrom gibt 5 ns
für 1 V Spannungsänderung.
Die Piccolo hab ich mir jetzt nochmal angesehen und leider ist für mich
als Schüler das Eval Board zu teuer, vor allem, da ich so nur 2 Signale
gegeneinander vermessen könnte, aber bis zu 3 bräuchte.
Acam TDC scheitert es schon alleine daran so ein Ding zu bekommen für
mich und ich würde es natürlich gerne mit meinen bescheidenen Lösungen
auch selbst hinbekommen.
Mir sind jetzt noch 2 Ideen gekommen:
1) ein XOR gatter, der Ausgang läd einen Kondensator.
Sobald beide Signale dann 1 sind, endet die Ladung und ich kann
komfortabel messen, wie lange das eine vor dem anderen 1 war.
Scheidet wohl leider aus, wenn ich mir so die propagation delays
anschaue in den Datenblättern, in denen das Gatter anscheinend auch noch
den Zustand wechsel kann zu "falsch"
Außerdem weiß ich dann nicht welches Signal früher 1 war und welches
erst danach.
2)
Beide eintreffenden Signale laden jeweils Kondensatoren. Meinen ADC
betreibe ich dann im Differential mode und weiß dann anhand des
Spannungsunterschiedes die Zeit zwischen den beiden Flanken.
Das hört sich ja fast schon zu einfach an.
Meine Frage hierzu: Kann ich mir sicher sein, dass in diesem Fall
wirklich gleichzeitig gemessen wird? Gibt es eine Ansicht zum Hardware
aufbau bspw. beim AVR? Wie funktioniert denn so ein differentieller
Modus?
Danke!
Falk B. schrieb:>>TDC Chips habe ich bereits von Acam gesehen.>> Dann nutze sie. Alles andere wird nicht besser.
Was für ein Blödsinn. Stell dir vor, früher hätte es diese Unterhaltung
gegeben:
>>Einen Faustkeil habe ich beim Höhlenmenschen nebenan gesehen> Dann nutze ihn. Alles andere wird nicht besser.
Warum sollte man davon ausgehen, dass die auf maximalen Gewinn
ausgelegten Lösungen auch die besten sind? Und warum meinst du, dass
kein Fortschritt mehr gebraucht wird?
Manche Versionen der TI-Piccolos haben das "High Resolution Capture".
Das sollte m.W. bis 200 ps koennen.
Ob die sonstigen Eigenschaften in Dein Konzept passen,
kann ich nicht beurteilen.
Vom TMS320F28069 gibt es eine Launchpadversion. Die sollte auch
in die finanzielle Bandbreite eines Schuelers passen.
Billiger wirst Du 200 ps Zeitaufloesung kaum fertig kaufen koennen.
Versuche es mit dem XOR oder LVDS Treiber , sammele Erfahrung mit
schnellen Signalen (besonders Flanken) .. hast Du Zugriff auf ein Scope,
das die Signale Darstellen kann?
Wenn das nicht klappt, bettele beim Hersteller um ein ACAM GP22
Demoboard. Dann kannst Du aber auch zeigen was Du schon versucht hast.
Oder erzähl uns warum du diese Signale so messen willst, evtl. gibt es
ja andere Lösungen....
Wenn du eine analoge Selbstbau-Variante verwenden willst schau dir mal
den TDC vom PICTIC an. Das ist eine low cost Variante des TDC aus denm
SR620 von Richard Corkle.
Hier gibts eine Untersuchung über die Linearität.
http://www.wriley.com/PICTIC%20Interpolator%20Linearity.pdf
Possetitjel schrieb:> Integratoren gehören zum genauesten,> was die analoge Elektronik zu bieten hat.
Leider gibt es keine idealen Integratoren (Kondensatoren) ebenso ist die
Geschwindigkeit und Flankensteilheit der Start und Stop Signale auch
endlich.
Michi O. schrieb:> Beide eintreffenden Signale laden jeweils Kondensatoren.
Weißt du dass die Kondensator Ladekurve exponentiell ist? Kennst du
gängige Toleranzen für die Kapazitäten? Du weißt, dass die Kapazität
eine Funktion der Spannung ist? Wie genau willst du die laden? Wie
stellst du sicher, dass die Kondensatoren immer die gleiche Kapazität
haben, wie stellst du sicher, dass sie immer mit dem gleichen Strom /
Spannung geladen werden? Wie gleichst die Alterung des Dielektrikum des
Kondensators aus? Wie gehst du mit den nicht idealen Eigenschaften des
Kondensators um? Wie matchst du die beiden Kondensatoren, damit sie
gleich sind, gleich altern? Wie hältst du die Schaltung auf wenige 0,1°C
temperaturkonstant?
> Meinen ADC> betreibe ich dann im Differential mode und weiß dann anhand des> Spannungsunterschiedes die Zeit zwischen den beiden Flanken.
Temperaturabhängigkeit des ADCs angeschaut? Wie sehr belastet der ADC
die Kondensatoren? Wie gleich sind die beiden AD-Kanäle
(Innenwiderstand, Impedanz)?
> Das hört sich ja fast schon zu einfach an.
Das ist eine hochkomplexe Messaufgabe speziell wenn du kein Geld für
Material hast. Du musst das auch noch irgendwie überprüfen können ...
hast du solche Messmittel (Oszis die das auflösen können)?
Frank schrieb:> Falk B. schrieb:>>> In einem anderen Thread wurde die Ti Piccolo Serie genannt, die bis>>>>150ps auflösen soll. Allerdings geht das anscheinend nur ausgehend für>>>>eine Highspeed PWM.>>>> Ja, das geht nur für die AUSGABE.>> Ist nicht genau für so etwas das High Resolution Capture (HCAP):> http://www.element14.com/community/docs/DOC-50097/l/ti-tms320x2803x-piccolo-high-resolution-capture-hrcap-users-guide>> Das sprechen sie von Capturen von externen Signalen mit einer Auflösung> von +-300ps!
Ich hab mir mal den Chip angeguckt ...
Die +/-300ps beziehen sich auf die Capture-Flanken also hast du dort
schonmal im ungünstigsten Falle 600ps zwischen den beiden Signalen und
das ganze sind typische Angaben.
Uups schrieb:> koennte es das GPS Signal sein
Selbst wenn Du es ausreichend genau bekommen würdest, braucht Dein
Rechner Zeit, die sehr verschieden sein kann durch unterschiedliche
Befehlszeiten und andere Laufzeiten wie Drahtlänge usw.
Mein Versuch wäre: 2 Schieberegister parallel zu befüllen mit den
Impulsen und durch sinnvolle Logik möglichst SPÄT zu starten. Dadurch
kommt man mit weniger STufen aus und könnte dann anschließend den Stand
der Schiebregister langsamer auslesen.
Ich habe mir nochmal den Piccolo HRCAP User's Guide durchgelesen.
Wenn ich das richtig verstanden habe kann man damit nur die Pulsbreiten
von periodischen Signalen mit Frequenzen zwischen 80 und 120 Mhz mit
einer Auflösung von 300ps messen. Über die Linearität gibt es keine
Aussage.
TI benutzt da wohl eine delay line, die mit der Eingangsfrequenz
calibriert wird und das Signal in 300ps Häppchen unterteilt.
