Jump to content

    

Разработка печатной платы лазерного дальномера на FPGA. Пикосекундный таймер.

4 hours ago, makc said:

Я вижу две проблемы: стабильность опорного тактового генератора и стабильность магазина задержек, которые они предлагают реализовать на элементах carry chain. При этом они не учитывают разброс задержек в цепях синхронизации триггеров и разброс параметров триггеров. Причём при изменении напряжения питания ПЛИС и температурного режима эти параметры будут плыть довольно сильно. Как Вы планируете бороться с этими эффектами?

да вроде бы все эти TDC на ring осцилляторах на задержках в FPGA, в любом случае без постоянной автокалибровки не работают. тем не менее их вполне используют.

3 hours ago, Almaz1988 said:

в смысле перед STOP пином TDC7200 воткнуть DS1100 ?

ну может не прям DS1100, надо аккуратно на параметры и стабильность посмотреть, но да, тупо задержать stop линией задержки (интегрированной/кабелем/набором LC цепочек) на 10нс и потом вычесть эти 3м (1.5м) из показаний, сместив тем самым 0.

Share this post


Link to post
Share on other sites

1. Вы не смотрели Acam-овские решения? Там есть TDC, которые в некоторых режимах измеряют от нуля с разрешением порядка 30пс. 

https://ams.com/time-to-digital-converters

2. Для TDC на FPGA ICE40 не подойдет от слова "совсем". У HX серии задержка распространения на бин порядка 0.7 нс. А для получения разрешений класса 20пс и лучше нужны FPGA c задержками лучше 0.4нс/бин и multiwave-union TDC, это порядка 8000LE на канал. В ICE40 ничего не подходит. Хотите дешевле - делайте на ECP5, оно стоит вдвое меньше Циклона. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 2/4/2020 at 2:58 PM, _pv said:

ну может не прям DS1100, надо аккуратно на параметры и стабильность посмотреть, но да, тупо задержать stop линией задержки (интегрированной/кабелем/набором LC цепочек) на 10нс и потом вычесть эти 3м (1.5м) из показаний, сместив тем самым 0.

Стабильность у этих ЛЗ не айс. DS1135 от -20 до +70 съезжает на наносекунду с лишним. Довольно стабильна NB6L295MNTXG, но она программируемая и цена у нее под $30...

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Maxzz said:

Стабильность у этих ЛЗ не айс. DS1135 от -20 до +70 съезжает на наносекунду с лишним. Довольно стабильна NB6L295MNTXG, но она программируемая и цена у нее под $30...

ну тогда 2м коаксиального кабеля, а можно и по плате дорожку намотать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 2/3/2020 at 4:13 PM, iliusmaster said:

Задача решается без ухода в пикосекундную область.

Промодулируйте сигнал лазера и по сдвигу фазы ответного сигнала определите расстояние.

конечно, вот у меня модем для голосовой радиостанции, полоса 300-3000 гц, а задержку я измеряю с точностью 5 микросекунд

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 2/8/2020 at 1:24 PM, Maxzz said:

1. Вы не смотрели Acam-овские решения? Там есть TDC, которые в некоторых режимах измеряют от нуля с разрешением порядка 30пс. 

https://ams.com/time-to-digital-converters

Дорого. Очень дорого.

Quote

2. Для TDC на FPGA ICE40 не подойдет от слова "совсем". У HX серии задержка распространения на бин порядка 0.7 нс. А для получения разрешений класса 20пс и лучше нужны FPGA c задержками лучше 0.4нс/бин и multiwave-union TDC, это порядка 8000LE на канал. В ICE40 ничего не подходит. Хотите дешевле - делайте на ECP5, оно стоит вдвое меньше Циклона. 

Например, LFE5U-12F-6BG256C ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

1 hour ago, Almaz1988 said:

Например, LFE5U-12F-6BG256C ?

Например. Но конкретно в этом корпусе надо смотреть - не очень удобно для разработки, там шаг шаров 0.5 мм, если надо много I/O - плата должна разрабатываться под HDI, для прототипов это дорого.  В серии, конечно, значения особого не имеет. Для прототипов удобнее BGA381.

И вопрос по ультразвуку - а фазированную решетку не рассматривали? Можно получить довольно неплохие параметры по пространственному разрешению... 

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 minutes ago, Maxzz said:

 

Например. Но конкретно в этом корпусе надо смотреть - не очень удобно для разработки, там шаг шаров 0.5 мм, если надо много I/O - плата должна разрабатываться под HDI, для прототипов это дорого.  В серии, конечно, значения особого не имеет. Для прототипов удобнее BGA381.

И вопрос по ультразвуку - а фазированную решетку не рассматривали? Можно получить довольно неплохие параметры по пространственному разрешению... 

в первые слышу. Есть какие-нибудь референсы?

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Almaz1988 said:

в первые слышу. Есть какие-нибудь референсы?

Это надо смотреть учебник по радиолокации :) Но сделать сонар с шириной луча в 3 градуса и углом сканирования в +/-30 градусов без механики должно быть относительно несложно. А компоненты подойдут, в общем-то, те же, что используются для аппаратов УЗ диагностики - у ST это STHV748, STHV800, например. Искать по словам "ultrasonic pulser", "ultrasonic T/R switch", "ultrasonic beamformer".

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Maxzz said:

Но сделать сонар с шириной луча в 3 градуса и углом сканирования в +/-30 градусов без механики должно быть относительно несложно.

Сделаете?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Приветствую!

Just now, Almaz1988 said:

Но сделать сонар с шириной луча в 3 градуса и углом сканирования в +/-30 градусов без механики должно быть относительно несложно.

И что?  Фазированная решетка с качанием луча получится  дешевле чем TDC  :shok: 

Удачи! Rob.

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 hours ago, RobFPGA said:

Приветствую!

И что?  Фазированная решетка с качанием луча получится  дешевле чем TDC  :shok: 

Удачи! Rob.

Сама по себе - нет. Но с учетом механики для лидара... Чисто по компонентам, например - что там, что там будет - FPGAшка, LNA (в сонаре с 8 ППЭ, их правда, 8), VGA. В сонаре добавляем, скажем, ту же STHV800, АЦП для 40 кгц стоит копейки. Плюс 8 пьезоэлементов. Длина волны у нас для 40 кгц в воздухе 8.5 мм. Слегка неудобно, тут или ищем пьезокерамику узкую, но длинную, чтобы шаг решетки сделать 1/2L, или не заморачиваемся, берем китайские, ставим тубусы для нужной нам диаграммы направленности чтобы исключить боковые дифракционные максимумы и ставим 2L решетку... Теряем, конечно, в рабочем угле ФАР, но приобретаем в отсутствии геморроя с излучателями. Но все равно, калибруем после изготовления, т.к. параметры китайских пьезоизлучателей процентов на 20-30 могут отличаться запросто.

В лидаре добавляем высокоскоростной компаратор, скажем ADCMP566, лазер, диод, усилитель и механику с качающимся и полупрозрачными зеркалами. Теоретически, конечно, механику можно взять из лазерного штрих-кодового сканера, но там зеркало просто болтается с определенной частотой, конкретный угол не задается и не отслеживается, поэтому применимо ли, вопрос... Кстати, схемотехника что для TDC, что для метода измерения фазового угла будет практически одинаковой...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Сделать сонар с шириной луча в 3 градуса и углом сканирования в +/-30 градусов без механики ?
Да, вполне себе решаемая задача, могу сделать. Не без трудностей, тк 5 м для звука это непросто, но решаемо.

"Теоретически, конечно, механику можно взять из лазерного штрих-кодового сканера, но там зеркало просто болтается с определенной частотой, конкретный угол не задается и не отслеживается, поэтому применимо ли, вопрос... "
- преодолимое препятствие, решений несколько, в данном случае точность определения угла не требуется высокой.
 

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 10.02.2020 в 14:41, Maxzz сказал:

Но сделать сонар с шириной луча в 3 градуса и углом сканирования в +/-30 градусов без механики должно быть относительно несложно.

И этот сонар 99.9% увидит опору стеллажа - ножку шириной 25 мм ?

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 минут назад, a123-flex сказал:

И этот сонар 99.9% увидит опору стеллажа - ножку шириной 25 мм ?

Возможно придется переходить на более высокие частоты, ? 125кГц,
надо проверять..

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now