Masalah
Saya perlu secara andal menghasilkan urutan kejadian berdasarkan pada sinyal pemicu input digital. Dengan jitter minimal dan penundaan deterministik yang dapat diprediksi.
- 2 hingga 5 acara
- Peristiwa akan terpisah dari 10μs hingga 10ms. Lebih baik daripada ketepatan waktu 5%, lebih disukai + -2us.
- Jitter dari <100ns
- Jitter harus didistribusikan secara acak, tidak ada pola deterministik
- Pemicunya bisa secepat 50kHz atau paling lambat 0,1Hz
- Antarmuka konfigurasi digital (melalui SPI)
Karena kerumitan regulasi, desain ini harus analog dengan mungkin, dengan beberapa logika tetap (tidak dapat diprogram).
Jalur solusi yang memungkinkan
Jalur solusi yang saya bayangkan saat ini adalah dengan multivibrator monostable analog murni yang digerakkan oleh DAC yang mengatur arus osilator dan beberapa logika konfigurasi. Menjadi analog, ketidaksempurnaan apapun akan dipengaruhi oleh kebisingan gaussian, sehingga menyelesaikan distribusi acak jitter.
Tapi ini jelas menghadirkan beberapa kesulitan karena tiga dekade penyesuaian waktu yang diperlukan. Yang membawa saya ke pertanyaan ini.
Pertanyaan
Apakah mungkin untuk mendesain osilator kristal (atau tepatnya serupa) yang memiliki transien startup yang deterministik dan dapat diprediksi?
Jelas osilator kristal akan sangat menyederhanakan timing, karena akan memungkinkan penggantian monostables dengan penghitung. Namun osilator tetap akan membuat jitter menjadi deterministik, karena akan ditentukan oleh frekuensi ketukan antara sumber pemicu (prosesor) dan osilator. Ini akan menyebabkan masalah dengan rata-rata sinyal yang ditangkap yang ditangkap.
Osilator kristal yang dapat ditentukan secara deterministik dan berulang-ulang sesuai permintaan akan sangat menyederhanakan masalah.
Ide dasarnya
Ide pertama yang terlintas dalam pikiran adalah sesuatu yang sederhana seperti rangkaian ini:
mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab
Namun, osilator kristal memiliki transien startup yang agak kacau dan tidak dapat diprediksi yang bertahan lama (yang saya anggap disebabkan oleh efek mekanis yang lambat). Jadi ini tidak akan berhasil.
Apakah ada cara untuk mencapai ini?
sumber
Jawaban:
Walaupun stabilitas frekuensi kristal bagus, hanya overclocking tinggi yang akan mencapai 'jitter' rendah, karena mematikan kristal membutuhkan banyak siklus (seperti, ribuan); Q kristal yang tinggi membuatnya tidak cocok untuk operasi start / stop. Frekuensi kristal yang cukup tinggi (periode waktu rendah), berarti ketidakpastian respons satu siklus terhadap pemicu asinkron mungkin dapat diterima.
Monostables umumnya tidak dapat disesuaikan pada rentang mikrodetik hingga milidetik. Namun, penghitung adalah.
Pertimbangkan osilator yang dapat dimulai yang terdiri dari gerbang pembalik yang memberikan garis penundaan (satu kaki kawat CAT-5, empat pasang seri, memiliki sekitar lima nanoseconds dari penundaan), akan membuat jam start-jitter rendah, dan beberapa penghitung yang dapat diprogram dapat menghasilkan acara.
mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab
Mematikan jam, dan menunggu pemicu berikutnya, akan menjadi 'acara' terakhir, dan hanya memerlukan beberapa kali siklus untuk menghapus garis penundaan (basahi pantulan di garis penundaan dengan resistor terminasi).
Garis penundaan 5-ns hipotetis akan menghasilkan clock 100 MHz, tetapi itu dapat dibagi menjadi sesuatu yang lebih lambat, tanpa mengorbankan fase dan pengulangan waktu.
sumber
Jadi Anda ingin bentuk gelombang ramping-linear lambat melewati ambang komparator, dan memiliki tampilan keluaran digital menunjukkan jitter 100nS.
Asumsikan 1 volt per mil-detik ramp-rate; yaitu 0,001 volt per mikrodetik.
Dalam interval 100NanoSec RNS pilihan Anda, ramp akan meningkat hanya dengan 100 microVolt.
Jadi sekarang kita memiliki LANTAI KEBISINGAN yang dihitung untuk komparator (ditambah semua kesalahan sistemik acak lainnya) 100 microVolt, dalam bandwidth apa pun yang dimiliki komparator secara internal.
Kapasitor yang Anda isi daya memiliki BANDWIDTH SANGAT LAMBAT. Komparator analog adalah rangkaian kunci-jitter-injecting.
Ketidakpastian arus pengisian adalah hal lain.
sumber