[Dubov 0]

необходимо измерять сдвиг фазы сигналов с точностью не хуже 0,02 градуса.

Возможна ли такая точность при использовании такого зверя как Tektronix DPO7254C ( http://tek-pribor.ru/index.php?route=produ...;product_id=288 )?

 

Выдержка из характеристик системы горизонтального отклонения:

 

Система горизонтального отклонения

 

Диапазон скорости развертки

 

От 10 пс/дел. до 1000 с/дел.

 

Разрешение по времени (в режиме ET/IT)

 

200 фс

 

Сдвиг фаз между каналами

 

±75 нс

 

Ср. кв. погрешность измерения интервала

времени при длительности <100 нс; одно-

кратный запуск; время нарастания сигнала =

1,2 от времени нарастания осциллографа

 

940 фс

 

Уровень собственного джиттера (типовой) (с

включенным расширением полосы пропускания

BWE)

 

300 фс

 

Погрешность генератора развертки

 

Начальная погрешность ±1,5х10-6, старение <1х10-6 в год

 

Диапазон задержки развертки

 

От –5000 с до 1000 с

 

Джиттер системы запуска (ср.кв.)

 

1 пс (ср.кв.) (типовое) с выключенной расширенной системой запуска

<100 фс (ср.кв) с включенной расширенной системой запуска

 

 

 

 

[_pv 52]

0.02 градуса на частоте 1Гц немного отличаются от 0.02 градусов на частоте 1ГГц, если их в секундах измерять.

[Dubov 0]

не понял. как то?

 

нужно измерить сдвиг фазы между синусоидальными сигналами амплитудой 3V и частотой от 1 до 100кГц, (подразумевается что оба сигнала одинаковой частоты от 1 до 100кГц)

Изменено 19 ноября, 2014 пользователем Dubov

[_pv 52]

я про то, что диапазон частот сигналов предлагалось угадать? а то из первого сообщения совсем не ясно что именно измерять надо.

теперь осталось угадать допустимое время измерения.

ну и соотношение с/ш для сигналов.

[Dubov 0]

я про то, что диапазон частот сигналов предлагалось угадать? а то из первого сообщения совсем не ясно что именно измерять надо.

теперь осталось угадать допустимое время измерения.

ну и соотношение с/ш для сигналов.

время измерения? никакого реалтайма, просто включить и измерить... ну пусть несколько секунд. сигнал/шум не менее 90 дБ.

[_pv 52]

время измерения? никакого реалтайма, просто включить и измерить... ну пусть несколько секунд. сигнал/шум не менее 90 дБ.

тогда можно и куда менее злобным АЦП обойтись.

[AlDed 0]

 

 

нужно измерить сдвиг фазы между синусоидальными сигналами амплитудой 3V и частотой от 1 до 100кГц, (подразумевается что оба сигнала одинаковой частоты от 1 до 100кГц)

вам лучше опираться в ТТД на легальные источники,

ТТД на этот осциллограф тут http://www.tek.com/sites/tek.com/files/media/media/resources/DPO7000C-Oscilloscope-Datasheet-12_2.pdf

вам нужна погрешность измерения временного интервала, поскольку измерение разности фаз двух сигналов все равно вычисляется из временного интервала (а не частоты как указано в вашем требовании). Эта погрешность приведена на странице 12 "Delta time measurement accuracy". Как правильно сказал _pv и это вытекает из формулы, она будет увеличиваться с увеличением частоты (то есть с уменьшением временного интервала). Худшее значение у вас будет для частоты 100 кГц (это временной интервал 10 мкс). Если я правильно посчитал, то при частоте дискретизации 20 ГГц абсолютная погрешность измерения временного интервала 10 мкс будет 27 пс. Если это перевести в градусы, то это будет 0.000972 гр. Вполне подходит для ваших целей. При уменьшении частоты сигнала до 1 кГц погрешность будет еще меньше. Но, повторюсь - это при частоте дискретизации 20 ГГц; если частота дискретизации будет меньше, что погрешность будет больше. Как установить и зафиксировать частоту дискретизации 20 ГГц - читай внимательно руководство.

 

И если у вас сигнал периодический, то лучше использовать режим накопления статистики измерения не менее 1000 измерений и взять среднее значение из массива.

Но перед измерениями фазы в между двумя каналами не забудьте выровнять фазовый сдвиг в каналах. Как это сделать - читай внимательно руководство.

 

 

Изменено 19 ноября, 2014 пользователем AlDed

[_pv 52]

если очень грубо прикинуть, то при SNR ~ 360/0.02 ~ 85дБ и джиттере АЦП ~ 0.2нС (чтобы SNR при 3В амплитуды не портить) при измерении по всего лишь одной точке (ну по двум через pi/2) можно получить требуемое разрешение по времени (ну если амплитуду и частоту сигнала точно знаем)

 

соответственно при измерении сигнала с большей частотой, например 100 точек на период, требования к SNR/джиттеру снижаются, скорее всего пропорционально корню из отношения частоты сэмплинга к частоте сигнала. то есть в 10 раз.

 

так же накапливая данные не за один период, а за 10 секунд (1 000 000 периодов) это так же должно корневым образом улучшить точность определения фазы.

так что требования к АЦП получаются очень даже скромные, и если аккуратно посчитать может вдруг оказаться что встроенного в любой МК АЦП, на какой-нибудь плате вроде STM32Discovery за 15$ вполне может хватить для этой задачи, вместо осциллографа за 30килобаксов.

 

[AlDed 0]

встроенного в любой МК АЦП, на какой-нибудь плате вроде STM32Discovery за 15$ вполне может хватить для этой задачи, вместо осциллографа за 30килобаксов.

 

мне почему-то показалось, что это осциллограф у ТС уже есть...

 

 

[Dubov 0]

Да, этот осциллограф у меня есть. Измерять буду именно им.

 

 

Если я правильно посчитал, то при частоте дискретизации 20 ГГц абсолютная погрешность измерения временного интервала 10 мкс будет 27 пс. Если это перевести в градусы, то это будет 0.000972 гр.

Наверное важно учесть, что задержка в канах этого осциллографа +/-75пс. Стало быть погрешность при частоте 20ГГц составит уже 0,0027гр.

 

если очень грубо прикинуть, то при SNR ~ 360/0.02 ~ 85дБ и джиттере АЦП ~ 0.2нС (чтобы SNR при 3В амплитуды не портить) при измерении по всего лишь одной точке (ну по двум через pi/2) можно получить требуемое разрешение по времени (ну если амплитуду и частоту сигнала точно знаем)

мерить в нескольких точках осциллографом достаточно проблематично, я же не программный алгоритм строю. Хочется посмотреть пересечение нуля двух сигналов и вычесть из большего меньшее, получив временной интервал, который потом можно перевести в фазу.

Изменено 19 ноября, 2014 пользователем Dubov

[AlDed 0]

Наверное важно учесть, что задержка в канах этого осциллографа +/-75пс. Стало быть погрешность при частоте 20ГГц составит уже 0,0027гр.

 

"+/-75пс" - это не задержка, это пределы возможной компенсации фазового сдвига между каналами (если у вас кабели разной длины, если нужно задать начальное расхождение по фазе и пр.), вы изначально использовали плохой перевод, поэтому я и отправил к оригинальным неискаженным ТТД

Изменено 19 ноября, 2014 пользователем AlDed

[_pv 52]

мерить в нескольких точках осциллографом достаточно проблематично, я же не программный алгоритм строю. Хочется посмотреть пересечение нуля двух сигналов и вычесть из большего меньшее, получив временной интервал, который потом можно перевести в фазу.

не смотря на все большие гигагерцы по вертикали разрешение всего 5.4 ENOB.

даже если сделать 10мВ на деление, чтобы вся шкала была 100мВ, шуметь оно будет на пару мВ, соответственно при 3В и 100кГц или 1.9мВ/нс это будет как раз 1нс, или 0.036градуса, что немного больше чем надо, но всегда можно включить усреднение.

 

[AlDed 0]

но всегда можно включить усреднение.

так делать не стоит - при дрейфе усреднение завалит фронты и будет искажать истинную картину при измерениях, особенно если разговор идет про достаточно точные измерения; шум в обоих канал будет иметь нормальное распределение, поэтому одинаково влияет на фронты к обоих каналах, накопление же статистики измерений и получение среднего результата позволит определить пик нормального распределения этих статистических данных, что и будет самым достоверным результатом измерений. Больше статистики - достовернее результат. Усреднение же осциллограмм убьет всю статистику измерений.

 

не смотря на все большие гигагерцы по вертикали разрешение всего 5.4 ENOB.

это число бит будет на частоте 2.5ГГц, а при частоте 100кГц будет около 7.5 эффективных бит

Изменено 19 ноября, 2014 пользователем AlDed