Wielokanałowy modułowy licznik czasu z użyciem układów programowalnych

• Autorzy: Różyc K. , Szplet R. , Kwiatkowski P. , Sawicki M. , Jachna Z.

Warianty tytułu

EN

A modular multi-channel time counter using programmable devices

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono budowę, zasadę działania i wyniki badań wielokanałowego modułowego licznika czasu. Umożliwia on równoczesny pomiar relacji czasowych pomiędzy impulsami wejściowymi (START), pochodzącymi z maksymalnie sześciu niezależnych źródeł zegarowych, a wspólnym dla wszystkich kanałów impulsem odniesienia (STOP). Moduły pomiarowe licznika wykonano z użyciem układów programowalnych FPGA Spartan-3 (Xilinx). Licznik charakteryzuje się zakresem pomiarowym do 1 s oraz precyzją pomiarów nie gorszą niż 250 ps.

EN

We present the design, operation and test results of a modular multichannel time counter built with the use of programmable devices. Its resolution is below 50 ps and the measurement range reaches 1 sec. The design of the counter is shown in Fig. 1. It consists of six independent measurement modules. Each measurement module contains a 2-channel time interval counter (Fig. 2) implemented in a general-purpose reprogrammable device Spartan-3 (Xilinx). To obtain both high precision and wide measurement range, the counting of periods of a reference clock is combined with a two-stage interpolation within a single period of the clock signal [6]. The interpolation involves a four-phase clock in the first interpolation stage [8] and a time delay coding line in the second interpolation stage. The reference clock module contains an integrated digital synthesizer [7], that provides the reference clock signal of 250 MHz for measurement modules, and is driven by an external clock source of 5 MHz or 10 MHz. The standard measurement uncertainty of the time counter was tested (Figs. 3 and 4) carefully and it did not exceed 250 ps in the full measurement range. As the acid test of the time counter, the differences between signals of 1 PPS from the tested clock sources and the reference 1 PPS signal were also verified (Figs. 5 and 6). The modular design makes the multi-channel time counter easy to modify to meet requirements of various applications.

Słowa kluczowe

PL

układy programowalne; przetworniki czasowo-cyfrowe; licznik czasu; interpolacja dwustopniowa

EN

time counter; programmable device; time-to-digital converter; two-stage interpolation

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 60, nr 7
• Strony: 432--434
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Różyc K.

• Wojskowa akademia Techniczna, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Szplet R.

• Wojskowa akademia Techniczna, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Kwiatkowski P.

• Wojskowa akademia Techniczna, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Sawicki M.

• Wojskowa akademia Techniczna, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Jachna Z.

• Wojskowa akademia Techniczna, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Młyńczak J., Kopczyński K., Mierczyk Z., Zygmunt M., i in.: Practical application of pulsed "eye-safe" microchip laser to laser rangefinders, Opto-Electronics Review vol. 21(3), September 2013.
• [2] http://teledynelecroy.com/lrs/dsheets/2228.htm
• [3] http://www.phillipsscientific.com/preview/7186pre.htm
• [4] http://www.highlandtechnology.com/DSS/V660DS.shtml
• [5] Kaczmarek J., Miczulski W., Kozioł M., Czubla A.: Integrated System for Monitoring and Control of the National Time and Frequency Standard, IEEE Trans Instrum Meas, vol. 62, no. 10, October 2013.
• [6] Szplet R., Kalisz J., Jachna Z.: A 45 ps time digitizer with a two-phase clock and dual-edge two-stage interpolation in a field programmable gate array device, Meas. Sci. Technol. 20 (2009) 025108.
• [7] Si5326 Any Frequency Precision Clock Multiplier/Jitter Attenuator, Silicon Laboratories 2010.
• [8] Szplet R., Jachna Z., Kwiatkowski P., Różyc K.: A 2.9 ps equivalent resolution interpolating time counter based on multiple independent coding lines, Meas. Sci. Technol. 24 (2013) 035904.