Scalony licznik czasu i częstotliwości z użyciem odwrotnościowej metody pomiaru częstotliwości i ulepszonej metody tworzenia histogramu

• Autorzy: Szplet R. , Jachna Z. , Kalisz J. , Różyc K.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opisany jest projekt i wyniki badań precyzyjnego licznika czasu i częstotliwości zrealizowanego w układzie programowalnym FPGA oraz metody pomiaru i przetwarzania danych umożliwiające zwiększenie dokładności. Pomiar odcinka czasu jest realizowany w oparciu o metodę Nutta, a pomiar częstotliwości z użyciem metody odwrotnościowej lub klasycznej metody bramkowej. W celu zwiększenia dokładności wyznaczania histogramu serii pomiarów zastosowano ulepszoną metodę opartą na sumowaniu rozkładów prawdopodobieństw. Opracowany licznik ma rozdzielczość 200 ps i niepewność pomiarową poniżej 150 ps. Układ wykonany został w programowalnej matrycy bramkowej QL16x24B serii pASIC firmy QuickLogic.

EN

This paper describes design and test results of precise time and frequency counter implemented in a general purpose FPGA device. Methods for frequency measurement and advanced data processing leading to accuracy improvement are also presented. In the designed counter, time intervals are measured with the use of the interpolation Nutt method while for frequency measurements two methods are involved: classical gating and reciprocal method. To increase accuracy of the histogram of measurement results an improved method of calculation is adopted. This method is based on aggregation of probability distributions related to consecutive measurement results and evaluated during the initial calibration process. The described counter featuring 200 ps resolution and 150 ps accuracy was integrated in programmable device QL16x24B from pASIC family (QuickLogic).

Słowa kluczowe

PL

precyzyjna metrologia czasu; pomiar częstotliwości; korekcja nieliniowości

EN

precise time metrology; frequency measurements; nonlinearity correction

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 53, nr 7
• Strony: 18--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Szplet R.

autor

Jachna Z.

autor

Kalisz J.

autor

Różyc K.

• Instytut Telekomunikacji, Wojskowa Akademia Techniczna,

Bibliografia

• [1] J. Kalisz: Review of methods for time interval measurements with picosecond resolution, Metrologia, Vol. 41 (2004), No. 1, pp. 17-32.
• [2] J. Kalisz, R. Szplet, R. Pełka: Single-chip interpolating time counter with 200-ps resolution and 43-s range, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 46, No. 4, August 1997, pp. 851-856.
• [3] J. Kalisz , R. Szplet: A PC-based time interval counter, 35th Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Systems and Applications Meeting, San Diego, December, 2003.
• [4] R. Pełka, J. Kalisz, R. Szplet: Nonlinearity correction of the integrated time-to-digital converter with direct coding, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 46, No. 2, April 1997, pp. 449-452.
• [5] D. Chaberski: System pomiaru funkcji intensywności strumienia jonów w spektrometrii masowej czasu przelotu, Rozprawa Doktorska, WAT, Warszawa 2006.
• [6] J. Kalisz, M. Pawłowski, R. Pełka: Error analysis and design of the Nutt time-interval digitiser with picosecond resolution, Journal of Physics E: Scientific Instrumentation, vol. 20, 1987, pp. 1330-1341.