Digital fördröjningsgenerator

En digital fördröjningsgenerator (även känd som digital-till-tid-omvandlare ) är en del av elektronisk testutrustning som tillhandahåller exakta fördröjningar för triggning, synkronisering, fördröjning och gating-händelser. Dessa generatorer används i många experiment, kontroller och processer där elektronisk tidtagning av en enstaka händelse eller flera händelser till en standardtidreferens behövs. Den digitala fördröjningsgeneratorn kan initiera en sekvens av händelser eller triggas av en händelse. Det som skiljer den från vanlig elektronisk tidtagning är synkroniteten hos dess utgångar till varandra och den initierande händelsen.

En tid-till-digital-omvandlare utför den inversa funktionen.

Utrustning

Den digitala fördröjningsgeneratorn liknar en pulsgenerator i sin funktion, men tidsupplösningen är mycket finare och fördröjningen och breddjitter mycket mindre.

Vissa tillverkare, som kallar sina enheter "digitala fördröjnings- och pulsgeneratorer", har lagt till oberoende amplitudpolaritet och nivåkontroll till var och en av sina utgångar förutom fördröjnings- och breddkontroll. Nu tillhandahåller varje kanal sin fördröjnings-, bredd- och amplitudkontroll , med triggningen synkroniserad med en extern källa eller intern repfrekvensgenerator - som en allmän pulsgenerator .

Vissa fördröjningsgeneratorer tillhandahåller exakta fördröjningar (kanter) för att trigga enheter. Andra tillhandahåller exakta fördröjningar och bredder också för att möjliggöra en grindfunktion. Vissa fördröjningsgeneratorer tillhandahåller en enda timingkanal, medan andra tillhandahåller flera timingkanaler.

Digitala fördröjningsgeneratorutgångar är vanligtvis logiska nivåer, men vissa erbjuder högre spänningar för att klara av elektromagnetiska störningsmiljöer . För mycket tuffa miljöer erbjuds också optiska utgångar och/eller ingångar med fiberoptiska kontakter som tillval av vissa tillverkare. I allmänhet arbetar en fördröjningsgenerator i en 50 Ω transmissionsledningsmiljö med linjen avslutad i sin karakteristiska impedans för att minimera reflektioner och tidstveksamheter.

Historiskt sett var digitala fördröjningsgeneratorer enkanalsenheter med endast fördröjning (se DOT-referens nedan). Nu är flerkanalsenheter med fördröjning och gate från varje kanal normen. Vissa tillåter hänvisning till andra kanaler och kombinera timingen av flera kanaler till en för mer komplexa, multitriggande applikationer. Flera lasrar och detektorer kan triggas och grindas. (se den andra referensen om "Experimentell studie av laserantändning av en metan/luftblandning genom plan laserinducerad fluorescens av OH.)" Ett annat exempel har en kanal som pumpar en laser med ett användarvalt antal blixtlamppulser . En annan kanal kan användas för att Q-switcha den lasern. En tredje kanal kan sedan användas för att trigga och gate ett datainsamlings- eller bildsystem en distinkt tid efter att lasern avfyrats. (se sensorsportal.com referens nedan)

Pulsval eller pulsplockning av en enda laserpuls från en ström av laserpulser som genereras via modlåsning är en annan värdefull egenskap hos vissa fördröjningsgeneratorer. Genom att använda den modlåsta takten som en extern klocka till den digitala fördröjningsgeneratorn, kan man justera en fördröjning och bredd för att välja en enda puls och synkronisera andra händelser till den enda pulsen.

Används

En fördröjningsgenerator kan också fördröja och gate höghastighetsfotodetektorer i höghastighetsavbildningstillämpningar. (se referens om höghastighetsfotografering nedan)

Digitala fördröjningsgeneratorer är vanligtvis hjärtat i timingen för större system och experiment. Användare skapar vanligtvis ett grafiskt användargränssnitt för att tillhandahålla en enda kontroll till hela systemet eller experimentet. Tillverkare av digitala fördröjningsgeneratorer har lagt till fjärrprogrammeringsscheman som underlättar skapandet av sådana grafiska användargränssnitt. Branschstandarder som GPIB , RS-232 , USB och Ethernet är tillgängliga från en mängd olika tillverkare.

Experimentell vätskedynamik använder digitala fördröjningsgeneratorer för att undersöka vätskeflödet. Fältet för PIV, partikelbildhastighet, omfattar flera delmängder som skulle använda digitala fördröjningsgeneratorer som huvudkomponenten i dess timing där flera lasrar kan triggas. Flera kanaler kan utlösa olika lasrar. Man kan också multiplexera timingen för flera kanaler på en kanal för att trigga eller till och med gate samma enhet flera gånger. En enda kanal kan trigga en laser eller gate en kamera med flera multiplexade pulser. En annan användbar inställning är att ha en-kanalsblixtlampor ett förinställt antal gånger, följt av en enda Q-switch, följt av en fördröjning och grind för datainsamlings- eller bildbehandlingssystemet.

Negativ fördröjning är tillgänglig med digitala fördröjningsgeneratorer som kan välja någon annan kanal som referens. Detta skulle vara användbart för applikationer där en händelse måste inträffa före referensen. Ett exempel skulle vara att tillåta att öppna en slutare före referensen.

En digital fördröjningsgenerator har använts i masspektrometri.

Multi-trigger digitala fördröjningsgeneratorer

En ny utveckling är digitala fördröjningsgeneratorer som har gating och extern triggning, dual eller multi-trigger kapacitet. Grinden tillåter användaren att aktivera utgångar och/eller triggers med en elektronisk signal. Vissa enheter har gate- eller triggerfunktioner som använder enstaka eller separata kontakter. Dubbla eller multitrigger digitala fördröjningsgeneratorer har flera ingångstriggers. Dessa triggers kan selektivt användas för att trigga någon eller alla kanaler.

Multi-trigger-versionerna har programmerbar logisk styrenhetsfunktionalitet för att inkludera förreglingar, spärrar, dynamisk fördröjningsjustering och triggerbrusdämpning. Triggers bildas genom att logiskt kombinera ingångarna och utgångarna i formerna And, Or, Xor och Negated.

LIDAR- applikationer använder digitala fördröjningsgeneratorer. En kanal används för att trigga en laser. En andra kanal tillhandahåller en fördröjd grind för datainsamlingssystemet . Gating tillåter regioner av intresse att bearbetas och lagras samtidigt som huvuddelen av oönskad data ignoreras.

Digitala fördröjningsgeneratorer med dubbla trigger ger två oberoende utlösta digitala fördröjningsgeneratorer i ett paket. Eftersom bänkbaserade digitala fördröjningsgeneratorer nu är flerkanaliga, är det möjligt att ha två eller flera ingångstriggers och välja de kanaler som svarar på varje trigger. Ett intressant koncept för att tillhandahålla dual-trigger-kapacitet konverterar ett instrument med separata trigger- och gate-ingångar för att tillåta grinden att fungera som en andra trigger.

Design

En viktig fråga i utformningen av DDG är att generera utlösta fördröjningar med kristalloscillatorprecision men som inte är kvantiserade till kanterna på referensoscillatorn. Det finns flera tekniker som används vid digital fördröjningsgenerering.

  • Det mest enkla schemat använder en digital räknare och en frigående kristalloscillator till tidsintervall med 1-klocks tvetydighet, vilket resulterar i utgångskantjitter av en klockperiod topp-till-topp i förhållande till en asynkron trigger. Denna teknik används i Quantum Composers och Berkeley Nucleonics-instrument.
  • Triggade kristall-, LC- eller fördröjningslinjeoscillatorer kan startas vid triggningstid och räknas för att göra grova fördröjningar, följt av en analog fin eller "vernier" fördröjning för att interpolera mellan klockperioderna. En förbättring är att använda en faslåst slinga för att låsa den startbara oscillatorn till en mer exakt kontinuerligt löpande kristalloscillator med en teknik som bevarar den ursprungliga triggerinriktningen. Den klassiska Hewlett Packard 5359A Time Synthesizer använde en triggad ECL-fördröjningslinjeoscillator synkroniserad med en kristalloscillator med hjälp av en heterodyn faslåsteknik; Tekniken användes därefter i flera Berkeley Nucleonics och LeCroy fördröjningsgeneratorer. Highland Technology använder en triggad LC-oscillator och ett DSP-faslåsschema. Jitter under tio ps RMS i förhållande till en extern trigger kan uppnås.
  • Det är möjligt att designa en analog rampfördröjningsgenerator som sträcker sig över några tiotals nanosekunders fördröjningsområde med hjälp av en strömkälla för att ladda en kondensator. Man kan sedan avbryta rampströmmen för något helt antal klockor, som tidsbestämt av en kristalloscillator. Frysningen av rampen utökar intervallet av fördröjningar utan krav på att synkronisera oscillatorn till avtryckaren. Denna teknik beskrivs i US patent 4 968 907 och användes i signalåterställningsinstrumentet. Lågt fördröjningsjitter är möjligt, men läckström blir ett allvarligt felbidrag för fördröjningar i millisekundsintervallet.
  • En flipflop-baserad dual-rank synkroniserare kan användas för att synkronisera en extern trigger till en motbaserad fördröjningsgenerator, som i fallet (1) ovan. Det är sedan möjligt att mäta snedställningen mellan ingångstriggern och den lokala klockan och justera vernierfördröjningen skott för skott, för att kompensera för det mesta av trigger-till-klocka-jitter. Jitter på tiotals pikosekunders RMS kan uppnås med noggrann kalibrering. Stanford Research Systems använder denna teknik.

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Digital_delay_generator&oldid=1127145514 "