Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Measurement subsystem for evaluation of local atomic clocks quality

Szplet R., Jachna Z., Różyc K., Kwiatkowski P.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 11

39--42

EN

We present the design, implementation and test results of a new measurement system for continuous evaluation of atomic clocks quality and selection of the best one as a local reference clock that operation is coordinated with the governmental time scale created in National Metrology Institute. The described system is developed as a part of the project called Legal Time Distribution System performed within European program EUREKA.

PL

W artykule opisane są projekt, sposób realizacji oraz wyniki badań eksperymentalnych systemu pomiarowego do ciągłej ewaluacji jakości atomowych źródeł zegarowych i wyboru źródła referencyjnego, którego działanie jest koordynowane z urzędową skalą czasu. Opisany system został opracowany jako część projektu System Dystrybucji Czasu Urzędowego realizowanego w ramach europejskiego programu EUREKA.

2

Wielokanałowy modułowy licznik czasu z użyciem układów programowalnych

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

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 7

432--434

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.

3

Scalony licznik czasu z użyciem stempli czasowych i interpolacji dwustopniowej

Kwiatkowski P., Szplet R., Jachna Z., Różyc K.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 7

435--437

PL

W artykule opisano budowę i działanie licznika czasu opartego na metodzie stempli czasowych i dwustopniowej interpolacji. Licznik został zaimplementowany w układzie programowalnym FPGA Kintex-7 firmy Xilinx. Pokazano sposób tworzenia stempli czasowych o wysokiej rozdzielczości oraz opisano problemy projektowe pojawiające się podczas implementacji projektu w układzie FPGA. Opracowany licznik charakteryzuje się wysoką rozdzielczością (< 11,6 ps) i precyzją (< 12 ps) oraz dużą szybkością powtarzania pomiarów (do 12 milionów pomiarów na sekundę). Słowa kluczowe: układy programowalne, przetworniki czasowo-cyfrowe, metoda stempli czasowych, interpolacja dwustopniowa.

EN

This paper presents an integrated time counter based on timestamps and two-stage interpolation methods implemented in an FPGA programmable device. The timestamps method [2, 3] is useful, among others, in physical experiments and laser ranging systems [2, 4, 5]. To obtain high (picoseconds) resolution, it can be combined with the Nutt interpolation method [1, 6]. The principle of measurement is described in Section 2 and shown in Fig. 1. The time counter contains a period counter, a period counter register and 8 independent channels (Fig. 2, Section 3). Each channel consists of a multiphase clock generator, first and second interpolation stage modules and a channel register. The principle of operation and the way of implementing them in a Kintex-7 FPGA device (Xilinx) [7] are also presented in Section 3. The time counter was examined in terms of resolution and precision for each measurement channel (Section 4). The resolution was evaluated using the statistical code density test [8] and its value was below 12 ps. In Fig. 3 there is shown the time counter precision. In the range up to 1 ms it does not exceed 12 ps. For longer time intervals the precision is worsened by the limited stability of the reference clock. The maximum measurement rate for a single channel was experimentally estimated as 12 million measurements per second. The presented time counter is characterized by high metrological parameters (due to the interpolation method) and wide functionality (due to the time stamps).

4

Procesor kodu do realizacji procedur kalibracyjnych w interpolacyjnym liczniku czasu

Jachna Z., Szplet R., Kwiatkowski P., Różyc K.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 7

438--440

PL

W artykule opisano projekt procesora kodu (PK) stanowiącego fragment dwukanałowego precyzyjnego licznika czasu z niezależnymi interpolatorami dwustopniowymi. Projekt został zrealizowany w układzie programowalnym XC6SLX75 (Xilinx). Zadaniem układów PK jest wykonywanie kalibracji linii kodujących, w wyniku której następuje aktualizowanie charakterystyk przetwarzania i w efekcie zwiększenie precyzji pomiarowej licznika. Dzięki sprzętowej implementacji algorytmów kalibracyjnych uzyskuje się skrócenie czasu wykonywania kalibracji, zmniejszenie liczby danych przesyłanych do komputera oraz zmniejszenie złożoności oprogramowania sterującego.

EN

In the paper there is presented a design of a code processor (PK) as a part of a 2-channel precise time counter with independent 2-stage interpolators. The project was implemented in Spartan-6 (Xilinx) FPGA device. The main task of the PK is calibration of coding lines, resulting in updating transfer characteristics and, as an effect, higher measurement precision of the counter. Thanks to the hardware implementation of calibration algorithms there are achieved: the shorter execution time of calibration procedures, the lower amount of data transferred into the computer and less complex control software. The first simple realization of the PK has been implemented using Spartan-3 device (Xilinx) [8]. This paper presents a new, improved realization of the PK whose characteristic is more suited for the newest counters and those to be invented in the future. The use of VHDL language for description of the PK makes it more susceptible to be adapted. This paper consists of description of the counter with advanced architecture of interpolators [7] , where 10 independent time coding lines where implemented in each measurement channel. The operating principle of the PK is described based on the following scheme: precise description of code density test realization, the way of forming the transfer characteristic and the results calculations.

5

Identyfikacja parametrów dynamicznych linii szybkich przeniesień oraz globalnych linii zegarowych w układach programowalnych Spartan-6

Kwiatkowski P., Szymanowski R., Szplet R.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 8

757--759

PL

W artykule przedstawiono analizę parametrów dynamicznych linii szybkich przeniesień arytmetycznych oraz globalnych linii zegarowych w układzie FPGA Spartan-6 firmy Xilinx. Określono opóźnienia sygnału zegarowego oraz impulsu propagującego się w liniach szybkich przeniesień w oparciu o model czasowy układu. Wyniki symulacji zweryfikowano eksperymentalnie. Ponadto, w artykule określono wpływ warunków otoczenia (temperatury i napięcia zasilania) na opóźnienia w układzie.

EN

This paper presents the analysis of dynamic parameters of fast carry chains and global clock network in Spartan-6 (Xilinx) FPGA devices. The clock signal distribution and the carry chain structure are described in Section 2 (Fig. 1) and in Section 3 (Fig. 3) [1], respectively. Based on the Spartan 6 timing model [2], propagation delays in 32 time coding lines were examined. A relatively large clock skew was observed on the border of some clock regions (Fig. 2). The look ahead carry propagation was also identified. This helped to improve the resolution of coding lines [3] by eliminating death bins. Thanks to the timing model, two different types of coding lines were identified in two kind of SLICEs (Section 3, SLICEL in Fig. 4a and SLICEM in Fig. 4b). The simulation results were compared with the experimental ones obtained from the statistical code density test [4]. The 3-dimensional maps of bin widths (delays) were created to show actual differences between each of 32 coding lines (Fig. 5). The influence of temperature (Fig. 6) and power supply (Fig. 7) on delays in FPGA were also tested based on the behavior of the time coding lines resolution (Section 4). The similar clock network distribution and carry chain structures are also used in the newest FPGAs from Xilinx (Artix, Kintex, Virtex-7). The presented results can be applied to a broad class of programmable devices.