Räknare / timer typ 1GHz

[janaf]

Jag behöver idéer om hur jag ska kunna implementera det jag vill göra:

- Generera EN logik signal under noggrant mätt tid, få tillbaks EN annan signal, mäta dess längd/tid med typ 9-10 siffrors upplösning För att klara upplösningen med rimliga tider behövs 32 bitars räknare och klockfrekvens på minst 500MHz, gärna 1GHz. Alltså svarstider på typ 1nS i kretsarna även om det finns lite slarvmån.

Pseudo:
1 Vid logikport A hög; räknaren startar
2 När räknaren slår om till 2^32 (000...000) ställ utlogik B hög och räknaren stoppar
3 (någon uS paus)
4 Ställ utlogik C hög och räknaren startar
5 Vid inlogik D hög så stoppar räknaren
6 (någon uS paus är acceptabelt här för att få räknaren i synk)
7 Läs av räknare & exportera värdet.
8 Återställ A och C (typ 1mS)
9 Omstart

Alltså; låt räknaren gå till 2^32, räkna igen, stoppas av insignal, läs av.

Vid 1GHz så tar 1-2 ca 4 sekunder (2^32/1e9)
Steg 4-5 kommer att ta typ 3 sekunder.

Det finns naturligtvis flera sätt att göra det på.
- Räknare + logik
- Mikroprocessor
- FPGA
-

Funderingar Räknare + logik
==================
Det är dyrt med GHz-logik. fyra räknare 8 bit som klarar GHz, typ en tusenlapp. Men eftersom den 24e biten kommer att uppdateras med ca 4MHz så tycker jag att det borde gå bara att ha standardkretsar för dom 24 första och höghastighetskretsar bara för dom sista åtta LSB? Har jag rätt? Jag ska ju inte använda något delvärde synkront.

Motsvarande när räknaren stoppas; jag behöver inte läsa värdet omedelbart, kan stoppa räknarens klocka, vänta några uS på att signalen ska propagera hela vägen till alla bitar. Fungerar det eller tänker jag fel?

...Jag har tittat på MC100EP016A-serien för GHz-delen.

Mikroprocessorer och FPGA
=========================
Ja där är jag ute på djupt vatten. Någon som kan komma med någon idé? Eller ska jag köra Räknare+logikkretsar.

Klockan på ca 1GHz måste naturligtvis vara stabil men just nu kan vi anta att det går att ordna.

[Andax]

Har du möjlighet att beskriva vilket problem du vill lösa med din mätning? Finns kanske redan tidigare lösning.

[lillahuset]

Titta på Xilinx mer avancerade FPGAer. Om jag minns rätt har de serieportar som klarar höga frekvenser.

Annars har en del PICar någon typ av periferienhet som kan hantera väldigt korta tider. Det är något analogt har jag för mig.

[Andax]

När jag läser tråden igen ser det ut som att du vill mäta någon kapacitans väldigt noggrant. Stämmer det?

[limpan4all]

Glöm det blixtsnabbt.
Du måste ha en referensklocka som skall ha en noggrannhet på <<0,001 PPM i annat fall så är det helt meningslöst.
En sådan referensklocka kommer att kosta tiotusentals kronor eller mycket mera.
Så vad behöver du egentligen och hur noga måste du mäta? Kort sagt varför?
Budget?

[limpan4all]

Du kan köpa dig en begagnad 10MHz referens på ebay för ungefär 220 USD hemtaget och klart. Sök på FE 5680A eller 10MHz reference.
Sedan måste du bygga dig en 1GHz PLL som har 10MHz som referens.
Inte helt enkel analogelektronik att göra
Först därefter är det dags att börja med de digitala delarna som inte är särskilt enkelt i dessa hastigheter, bara att göra komparatorer som är exakta att ta en flank i exakt samma ns varje gång...
Sedan så behöver du referensutrustning som är minst 10ggr bättre för att veta vad du håller på med (dyrt).
Att få en räknare som visar en massa siffror och som fladdrar förbi kan man ju alltid göra men om de sista 3-5st siffrorna inte har någon noggrannhet värd namnet, varför då ens visa dom?

Köp en begagnad HP mätare (+ FE 5680A) som har ingång för 10MHz referens och du kommer mycket billigare/enklare undan.

[janaf]

Har du möjlighet att beskriva vilket problem du vill lösa med din mätning? Finns kanske redan tidigare lösning.

Kan tyvärr inte gå in på det. Och nej, det finns faktiskt ingen annan liknande lösning eller rättare sagt det här skulle vara en rätt radikal förbättring av dom lösningar som finns. Ni får tro mig, den här är ny.

[janaf]

När jag läser tråden igen ser det ut som att du vill mäta någon kapacitans väldigt noggrant. Stämmer det?

Typ nåt sånt, ja.

[janaf]

Glöm det blixtsnabbt.
Du måste ha en referensklocka som skall ha en noggrannhet på <<0,001 PPM i annat fall så är det helt meningslöst.
En sådan referensklocka kommer att kosta tiotusentals kronor eller mycket mera.
Så vad behöver du egentligen och hur noga måste du mäta? Kort sagt varför?
Budget?

Det räcker med att jag kan jämföra tiderna, behöver inte absolutnoggranheten. En bra klocka ska klara 1e-9 per tio sekunder, typ. Som jag skrev, klockan är faktiskt ett mindre problem.

[janaf]

Jag har en sådan. Som jag skrev någonstans så är inte klockan det stora problemet.

Jag har en Fluke PM6680 timer/räknare med två kanaler som klarar ca 250MHz för att göra en del mätningar mot.

Vore det här lätt så vore det inget att ta upp på forumet

Jag kan verifiera resultaten hyggligt "globalt" och på statistisk väg, även om det inte går att verifiera puls för puls i detalj.

Du kan köpa dig en begagnad 10MHz referens på ebay för ungefär 220 USD hemtaget och klart. Sök på FE 5680A eller 10MHz reference.
Sedan måste du bygga dig en 1GHz PLL som har 10MHz som referens.
Inte helt enkel analogelektronik att göra
Först därefter är det dags att börja med de digitala delarna som inte är särskilt enkelt i dessa hastigheter, bara att göra komparatorer som är exakta att ta en flank i exakt samma ns varje gång...
Sedan så behöver du referensutrustning som är minst 10ggr bättre för att veta vad du håller på med (dyrt).
Att få en räknare som visar en massa siffror och som fladdrar förbi kan man ju alltid göra men om de sista 3-5st siffrorna inte har någon noggrannhet värd namnet, varför då ens visa dom?

Köp en begagnad HP mätare (+ FE 5680A) som har ingång för 10MHz referens och du kommer mycket billigare/enklare undan.

[Andax]

Har du möjlighet att beskriva vilket problem du vill lösa med din mätning? Finns kanske redan tidigare lösning.

Kan tyvärr inte gå in på det. Och nej, det finns faktiskt ingen annan liknande lösning eller rättare sagt det här skulle vara en rätt radikal förbättring av dom lösningar som finns. Ni får tro mig, den här är ny.

I bland blir man förvånad vad som redan finns om man bara letar lite.
Mitt tips är att googla på "tdc capacitance measurement" och du hittar ditt svar.

[kodar-holger]

Av en ren slump hittade jag för ett par veckor sen en intressant artikel om hur man skulle kunna göra en fantastisk frekvensräknare utan att bryta ryggen med höghastighetsdelare. Här är artikeln:

https://www.febo.com/pipermail/time-nut ... chment.pdf

Det bygger på att man kan fördröja klockan i flera steg och sampla insignalen gång på gång mha den fördröjda klockan så att man med bara vanlig 100MHz-klockan får motsvarande 1.6Ghz referens.

[janaf]

Tack, intressant!

[janaf]

Jag har inte kollat Timenuts ännu men:

99.9% av vanliga kommersiella burkar timer/counter som mäter upp i GHz-området har egentligen ca 200-300MHz räknare med en snabb "pre-scaler", typiskt division med 4 eller 8, som gör att man kan mäta högre frekvenser på ingången men som alltså skalas ner så att räknaren klarar det, och sen multipliceras resultatet med mutsvarande faktor. Men man tappar då också motsvarande i upplösning och i mitt fall är då hela vitsen borta. Då kan jag lika bra stanna vid "vanliga" frekvenster på så där 200MHz.

[EDIT FEL: (Det enda instrument som "råräknar" i GHz som jag hittat är Stanford Research SR620 som mäter upp till 1.3GHz upp till 16! siffror (typ 54 bitar...) : Jag fick det till att den kan räkna vid 1 GHz någon månad) Slut EDIT]
Rätt: Den använder också en pre-scaler från 300MHz, visar 12 siffror... och förståss för dyr för mig.

[Andax]

Gissar att du inte googlade på det jag tipsade om, så här kommer länken: http://www.pmt-fl.com/picocap/picocap-c ... rement.php