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Forum: HF, Funk und Felder Zeitverzögerung im ps-Bereich


Autor: Luky S. (luky)
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Hallo!
Ich bin auf der suche nach einer Schaltung um ein Taktsignal mit 
möglichst wenig Jitter in schritten von 5.20ps zu verschieben.
Hat jemand einen Vorschlag? Bislang habe ich einen AD9834 DDS benutzt, 
aber dessen Jitter ist verhältnismäßig hoch...

Autor: Roland Praml (pram)
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Rein interessehalber: Für was braucht man so was.
wenn ich mich nicht verrechnet habe, ist das der Weg den ein Signal in 
ca 1,5mm Leitungslänge zurücklegt.

Gruß
Roland

Autor: Luky S. (luky)
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Das mit den 1,5mm stimmt schon.
Es geht um die experimentelle Downkonvertierung von sehr schnellen 
Signalen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ist das Taktsignal periodisch ?
Falls ja, dann such mal nach Zero-Delay Buffern. Ich glaube ICS stellt 
sowas her. Einige haben einstellbare Delay Zeiten.

Ansonsten: Was spricht gegen die 1,5mm ?

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Hier wird ein einfaches Verfahren beschrieben:

Controlled Jitter Generation for Jitter Tolerance and Jitter
Fig. 4 & 5
http://www.syntek.com/News_and_Aritcles/Jitter%20A...

Irgendwo hab ich auch eine Schaltung, kann sie aber nicht finden.
Aber im wesentlichen ist das nichst anderes als ein Buffer, dessen 
Versorgungsspannung floatend gegenüber dem Inputsignal aufgehängt wird 
und man so die Verzögerung durch indirektes Verschieben des 
Umschaltzeitpunktes einstellt.

Autor: Luky S. (luky)
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Die Variante mit dem Buffer würde mich interessieren...

Autor: Christian R. (supachris)
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Ui, 5,2 ps und dann auch noch einstellbar. Wir setzen bei uns Delay 
Lines von Data Delay ein, die haben jedoch mindestens 250ps 
Auflösung....und sind wahnsinng teuer....

Autor: 6640 (Gast)
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5ps ist etwas wenig. Schau dir mal den MC100EP196 an. Der kann in 10ps 
Schritten verzoegern. Feiner geht's mit dem Analogeingang. Der Chip ist 
etwas schwer lieferbar.

Autor: Gast (Gast)
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Zeitverzögerung durch Verschieben des Umschaltzeitpunktes ist
beispielsweise hier beschrieben:
http://www.freepatentsonline.com/EP1000368.html

Damit lassen sich Zeitverschiebungen im Bereich weniger zig-ps
erreichen. Bei der Methode ist eine Regelung der wichtig,
sonst sind die Zeitschritte nicht gleichmässig.

Autor: ..- (Gast)
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Was spricht gegen ein "passendes" Platinenlayout?

  --- / ---
  |       |
  |-- / --|
  |       |
  |-- / --|
  |       |
>-|-- / --|->

Links Eingang rechts Ausgang und jeder Slash (/) ist ein 
Analog-Schalter. Bei entsprechender Länge der Abstände sollte man doch 
5ps ganz gut einstellen können.

Wie ist das eigentlich mit dem Wellenwiderstand bei dieser Zeit. Ich 
vermute mal, dass die Frequenz auch nicht grad gemächlich ist, oder?

Autor: Luky S. (luky)
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Die Taktrate des zu verzögernden Rechtecksignales liegt bei 12MHz.
Es muss eigentlich nicht mal das Rechtecksignal direkt verzögert werden.
Wichtig ist nur, das am Ausgang ein verschobenes und ein nicht 
verschobenes Clocksignal anliegt.
Gegen das Platinenlayout spricht, das ich möglichst viele 
Verzögerungsschritte benötige.
Daher wäre mit eine analoge Lösung recht.

Autor: Peter X. (vielfrass)
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Du könntest das als analoge Schaltung aufbauen.

Autor: Peter X. (vielfrass)
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Habe hier mal einen Schaltplan...

Autor: Luky S. (luky)
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Hallo Peter!
Gibts zur analogen Verzögerungsleitung eine Beschreibung / 
Bauteildimensionierung?

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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Hallo, Lukas Slz ,

die Bauteildimensionierung wird nicht viel nützen, wäre nur
hypothetisch.

=>  Dann müsste man wohl z.B. Kondensatoren mit 4,7 zF einbauen
( zF = Zepto-Farad = 10^–21 Farad ) ?  ...

[ Wenn's konzentrierte Bauteile sein sollten, müssten sie zudem deutlich 
kleiner als die 1,56mm Weglänge des Signals ( in Luft ! ) sein; selbiges 
gilt natütlich für die geometrische Ausdehnung der gesamten Schaltung.
Solche Bauteile gibt's derzeit nicht mal für Handies und MP3-Player ... 
]

Gruss

Autor: Bastler (Gast)
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Moin, ich kann dir zwar nicht helfen bei deinem Problem, wenn du aber 
jemand kennst, der sich mit Treiberelektronik für Laserpulse im Pico- 
bis Femtosekundenbereich auskennt, könntest du den mal fragen. Ich 
glaube die Jungs haben da Ahnung.

Bastler

Autor: Peter X. (vielfrass)
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Lukas Slz wrote:
> Hallo Peter!
> Gibts zur analogen Verzögerungsleitung eine Beschreibung /
> Bauteildimensionierung?

Naja, mal schauen, was wir so hinkriegen.
Erstens habe ich bei Angelika nach Kapazitätsdioden gesucht und nur die 
BB833SMD gefunden. Aus dem datenblatt entnehmen wir das die Kapazität 
bei 4V => 4pF beträgt, bei 7V => 2pF.
Also sei mal 2 bis 4pF unserer Arbeitsbereich.
Das Geometrische Mittel liegt bei 2,8pF.
Da wechselspannungsmässig immer 2 Dioden parallel liegen haben wir 
5,7pF.

Wir wollen auf einen Wellenwiderstand von sagen wir mal 150 Ohm kommen.
(Ist aus der Luft gegriffen, erscheint mir aber vernüftig)

R = SQR(L/C)

daraus folgt L = R^2 * C

mit unseren Werten berechnen wir L zu 0,128uH  (150  150  5,7pF)

Bei Angelika gibt's 0,15uH
R = SQR(0,15uH / 5,7pF) = 162 Ohm Wellenwiderstand.
Das heisst die Schaltung sollte mit 162 Ohm abgeschlossen werden, das 
währen z.B. je ein Widerstand von 324 Ohm von Ausgang nach Masse und von 
Ausgang nach +5V.

Die Verzögerungszeit pro Stufe können wir berechnen:
T = SQR(L * C)
mit T1 = SQR(0,15uH * 2pF) = 0,55ns
und T2 = SQR(0,15uH * 4pF) = 0,77ns

dT = T2 - T1 = 0,226ns

D.h. pro Stufe können wir die Verzögerungszeit um 0,226ns varieren.
Unsere Stufenanzahl wird also durch die gewünschte 
Verzögerungszeitvariation bestimmt. Falls wir die Verzögerungszeit um 
1ns variieren wollen, brauchen wir gerundet 5 Stufen.

Die Spannung, die an den Dioden anliegt, sollte so dimensioniert werden, 
das keine Gleichrichtereffekte auftreten.

Z.B. die posetive Spannung von 6,5 bis 9,5V.
Die negative Spannung von -1,5 bis -4,5V.

Falls meine Tips hilfreich sind, währe ich für eine Namensnennung in 
einer Veröffentlichung sehr dankbar!

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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Hallo, @Peter X,

0,226ns = 226 ps ; gewünscht war eine Auflösung von 5,2 ps ...

( Physik lässt sich höchstens in der Theorie überlisten.)

Viele Grüsse

Autor: Christian R. (supachris)
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Die Frage ist, wozu das überhaupt gut sein soll? Sehr schnelle Signale 
abtasten mit 12MHz? Klingt irgendwie komisch. Und wozu einige ps 
verschieben? Um Jitter auszugleichen? Normalerweise veruscht man Jitter 
gar nicht erst aufkommen zu lassen. Verzögerung zwischen mehreren ADCs 
wäre noch eine Möglichkeit, Phased Array für Ultraschallprüfung machen 
wir hier auch. Da braucht man aber auch keine ps Verschiebung.

Erzähl doch nochmal genau, was du vorhast. Ich schätze, das lässt sich 
viel einfacher lösen, eventuell mit den einstellbaren Pin-Verzögerungen 
in einem FPGA (Virtex)

Autor: Peter X. (vielfrass)
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Nicht_neuer_Hase wrote:
> Hallo, @Peter X,
>
> 0,226ns = 226 ps ; gewünscht war eine Auflösung von 5,2 ps ...
>
> ( Physik lässt sich höchstens in der Theorie überlisten.)
>
> Viele Grüsse

Bei 5 Stufen hintereinander ist die Verzögerungszeit variabel von 
2,738ns bis 3,872ns.

Wenn er die Analogspannung aus einem 8Bit AD-Wandler ableitet, hat er 
eine Schrittweite von (3,872ns - 2,783ns) / 256 = 4,4ps.

Autor: Karl (Gast)
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Das Dingens ist analog, also sind die 5,2 ps Auflösung nur von der 
Auflösung  der Spannung abhängig. WLKIKIV.

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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Hallo,

stimmt !

Hier spielt es offenbar keine Rolle, dass
grosse Genauigkeit grosse Auflösung bedingt,
nicht jedoch umgekehrt !

Viele Grüsse

Autor: 6640 (Gast)
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@ Bastler,
>Moin, ich kann dir zwar nicht helfen bei deinem Problem, wenn du aber
>jemand kennst, der sich mit Treiberelektronik für Laserpulse im Pico-
>bis Femtosekundenbereich auskennt, könntest du den mal fragen. Ich
>glaube die Jungs haben da Ahnung.

Ich hab da eine Ahnung. Diese Pulse sind nicht so kurz, weil die so 
gesteuert werden, da hatte man nie eine Chance. Ein solcher Laser 
funktioniert ganz anders, auf grundlegenden physikalischen Prinzipien, 
die viel schneller als diese Pico- resp Femtosekundenpulse sind. Das 
geht so. Man nimmt einen Resonator, zB 1.5m Lang, das sind 3m hin und 
zurueck. Ein Puls der hin und her laeuft hat also eine Repetitionsrate 
von 100MHz. Mit einem normalen Lasermedium macht der Laser CW. Wenn man 
nun ein nichtlineares Element reinmacht, das kurze Pulse gegenueber CW 
bevorzugt ist man dort. Das fragliche Element hat eine Reflexion, die 
mit der Intensitaet zunimmt und ist nahezu beliebig schnell. Damit 
erreicht man Picosekundenpulse. Weshalb wird der Puls nicht beliebig 
kurz ? Zum einen muss das Lasermedium die Bandbreite bringen, zum 
Anderen gibt es Dispersion, dh der Puls laeuft auseinander, da der 
Brechungsindex fuer kuerzere Wellenlaenge abnimmt. Also, wenn man ein 
Lasermedium mit genuegend Bandbreite plus Dispersionskompensation bringt 
erreicht man Femtosekundenpulse.
Zurueck zur Elektronik. Wie funktioniert ein 100 GHz Samplingscope ? 
Genau. ein Femtosekundenlaser liefert die Licht-Pulse und eine 
Photodiode ist der Sampler.

Autor: Luky S. (luky)
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Es geht darum, einen 200ps langen Puls abzutasten.

Autor: 6640 (Gast)
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Und dieser Puls ist repetitiv ? Ja, ist er. mind. 5GHz Bandbreite, ok. 
Das einfachste waere das neuste LeCroy 20-100GHz Sampling Scope zur 
Ansicht kommen zu lassen. Das kommt mit Bediener. Ein paar Stories, 
etwas Kuchen und Kaffee und gut ist.
Alternativ mit dem MC100EP196 einen Sampler fuer einen ADC ansteuern. da 
der Sampler nicht ab Stange sein wird, ist das viel aufwendier als das 
Scope zur Ansicht.

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