Недорогие стробоскопические осциллографы класса ГГц

Недавно я просматривал линейку стробоскопических осциллографов Picoscope, поскольку все они далеко за пределами моего ценового диапазона, я хотел бы попробовать собрать один из них в качестве «хобби». («хобби» здесь означает некоммерческое, а не макеты и клейкую ленту)

Я хотел бы узнать от кого-то, кто более хорошо разбирается в этой области, осуществима ли моя идея, прежде чем я потрачу более 500 долларов на компоненты.

Сердцем системы является TI THS788 (прославленный 4-канальный секундомер с LSB 13 пс и выделенным триггерным входом). В основном фронтенд состоит из нескольких действительно быстрых компараторов (скорее всего HMC674LP3E). Вы устанавливаете уровень срабатывания на одном компараторе, который при срабатывании запускает подсчет THS788 (или фактически устанавливает «нулевое время», поскольку это автономный таймер).

Каждый из остальных 4 каналов имеет свои собственные компараторы и соответствующие эталонные ЦАП, вы устанавливаете каждый компаратор для запуска при немного отличающемся напряжении, а THS788 записывает временную задержку от запуска. (конечно, при правильной длине всех дифференциальных сигнальных линий, мы имеем дело с пикосекундными задержками)

Повторяя этот процесс снова и снова с немного отличающимися заданными значениями напряжения на входных компараторах, вы можете построить картину формы сигнала (или, по крайней мере, его нарастающего фронта). Поскольку THS788 имеет временную гранулярность 13 пс, это теоретически даст вам эквивалентную частоту дискретизации по времени порядка 75 Гвыб/с (и входная полоса пропускания ~10 ГГц на компараторах тоже помогает). Это позволило бы провести довольно приличные измерения TDR и/или глазковые диаграммы при условии наличия достаточно быстрого генератора импульсов.

Так должен ли я стряхнуть пыль со своей коробки с K-разъемами и полужестким 40Gig или я забегаю вперед?

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Посмотрите на дизайн многих, многих таких устройств, прежде чем пытаться сделать свое собственное.
Вы пытаетесь сделать что-то вроде анализатора Wavecrest ?
@ IgnacioVazquez-Abrams Это то, что я уже делал, если бы у меня был достойный способ генерировать импульсы с действительно быстрым временем нарастания, я бы использовал пробоотборник диодного моста с некоторыми диодами MACOM SMS7621-060, поскольку они стоят 1,60 доллара. и «Подходит для использования выше 26 ГГц».
@ThePhoton Я просмотрел некоторые из этих анализаторов Wavecrest, но я не уверен на 100%, что они делают ... это какой-то анализатор джиттера? Я стремлюсь к более высокому битрейту на порядок (но для дискретизированного, а не в реальном времени сигнала)

Ответы (2)

Сэмплеры повторяющихся сигналов работают хорошо (для повторяющихся сигналов!)

Компараторы задают изменение задержки около 10 пс при входном напряжении овердрайва, варьирующемся от 50 мВ до 1 В, поэтому, если вы можете допустить эту дисперсию в ваших таймингах (и она сравнима с разрешением TMU), то у вас есть шанс.

В данный момент я собираю 32-битный ЦАП. Не потому, что мне нужен 32-битный ЦАП, а потому, что я хочу выяснить, каковы реальные аппаратные ограничения, которые мешают мне достичь теоретической производительности. Я предлагаю вам построить свой дигитайзер в таком же настроении!

Просто из любопытства, как вы собираетесь анализировать ошибки ЦАП? В частности, как вы предлагаете проверять линейность во всем диапазоне?
Мне также было бы интересно узнать, как работает ваш 32-битный ЦАП, он хорошо сочетается с 32-битным АЦП TI (они получают ~ 27-битный ENOB)
@WhatRoughBeast Очевидно, что это должно быть основано на сигма-дельта. Отсутствующие коды, постройте несколько с разными модулями и сравните их, и сравните с большим RC. Полнодиапазонная линейность, использование самокалибрующегося кольца резисторов, которые могут управляться и восприниматься во всех узлах, в качестве ЦАП с высокой линейностью и очень низкой точностью, а также интегрирование результатов плавающего эталонного набора для различных напряжений смещения. На данный момент я стремлюсь к самосогласованности между несколькими различными методами. Основная работа заключалась в числовой последовательности, которая смягчает перекос tpHL и tpLH и вклады инжекции заряда.

Я предполагаю, что это не сработает, потому что вы не сможете получить требуемую повторяемость. Основная проблема заключается в задержке компараторов. Они зависят от входного напряжения, а также будут меняться после каждого цикла. Они также будут иметь варианты процесса.

Кроме того, вы предполагаете, что сигнал одинаков в каждом цикле. Сигнал, вероятно, немного изменится. Если вы запустите нарастающий фронт 1000000 раз, вы получите распределение вероятностей.

Это еще до того, как вы начнете сталкиваться со всеми проблемами нелинейности компараторов, калибровки и т. д.

Если под «повторяемостью» (или ее отсутствием) вы имеете в виду дисперсию в 10 пс в компараторах… что ж, это просто устанавливает верхний предел точности устройства. Мне также не нужны 1 000 000 сэмплов на переднем фронте, пытаться улучшить 6 или 7 бит, вероятно, бессмысленно, так что это максимум 128 сэмплов на фронт, и, поскольку у меня есть 4 канала для игры, я действительно только необходимо сэмплировать 32 ребра, чтобы создать полную картину. Это для просмотра общей формы сигналов, а не для проведения точных измерений (я пытаюсь воспроизвести инструмент стоимостью более 13 000 долларов, будут компромиссы ).