Digitální generátor zpoždění - Digital delay generator

A digitální generátor zpoždění (také známý jako převodník digitálního času) je kousek elektronické zkušební zařízení který poskytuje přesná zpoždění pro spouštění, synchronizaci, zpoždění a brány událostí. Tyto generátory se používají v mnoha typech experimentů, ovládacích prvků a procesů, kde je zapotřebí elektronické načasování jedné události nebo více událostí na společnou časovací referenci. Digitální generátor zpoždění může iniciovat sled událostí nebo může být spuštěn událostí. To, co ho odlišuje od běžného elektronického načasování, je synchronizace jeho výstupů navzájem a s iniciační událostí.

A převodník času na digitální dělá inverzní funkci.

Zařízení

Digitální generátor zpoždění je podobný a pulzní generátor ve funkci, ale rozlišení časování je mnohem jemnější a zpoždění a šířka chvění mnohem méně.

Někteří výrobci, kteří své jednotky nazývají „digitální generátory zpoždění a pulzu“, přidali ke každému ze svých výstupů kromě kontroly zpoždění i šířky také nezávislé řízení polarity a úrovně. Nyní každý kanál poskytuje své vlastní ovládání zpoždění, šířky a amplitudy, přičemž spouštění je synchronizováno s externím zdrojem nebo interním generátorem rychlosti opakování - jako pro obecné účely pulzní generátor.

Některé generátory zpoždění poskytují přesná zpoždění (hrany) ke spouštění zařízení. Jiné poskytují přesné zpoždění a šířky, které také umožňují funkci brány. Některé generátory zpoždění poskytují jeden kanál časování, zatímco jiné poskytují více kanálů časování.

Výstupy generátoru digitálního zpoždění jsou obvykle logické úrovně, ale některé nabízejí vyšší napětí, aby se s nimi vyrovnaly elektromagnetické rušení prostředí. Pro velmi drsné prostředí, optické výstupy a / nebo vstupy, s optické vlákno Někteří výrobci také nabízejí jako volitelné příslušenství konektory. Obecně generátor zpoždění pracuje v prostředí přenosové linky 50 Ω, přičemž linka je zakončena svou charakteristickou impedancí, aby se minimalizovaly odrazy a časové nejasnosti.

Historicky byly digitální generátory zpoždění jediné kanál zařízení se zpožděním (viz DOT reference níže). Nyní jsou normou vícekanálové jednotky se zpožděním a hradlem z každého kanálu. Některé umožňují odkazovat na jiné kanály a kombinovat načasování několika kanálů do jednoho pro složitější a více spouštěcí aplikace. Lze spouštět a blokovat více laserů a detektorů. (viz druhý odkaz na „Experimentální studie laserového zapalování směsi metanu a vzduchu planární laserem indukovanou fluorescencí OH.)“ Další příklad má kanál, který čerpá laser s uživatelem vybraným počtem záblesková lampa pulzy. V kanálu lze použít jiný kanál Q-přepínání ten laser. Třetí kanál lze poté použít ke spuštění a bráně systému sběru nebo zobrazování dat v odlišnou dobu po vystřelení laserem. (viz níže uvedená příručka pro senzoryportal.com)

Výběr pulsů nebo výběr pulsů jednoho laserového pulzu z proudu laserových pulzů generovaných prostřednictvím zamykání režimu je další užitečná vlastnost některých generátorů zpoždění. Použitím rychlosti blokování režimu jako externích hodin do digitálního generátoru zpoždění lze upravit zpoždění a šířku tak, aby vybral jeden impuls a synchronizoval další události s tímto jediným pulzem.

Použití

Generátor zpoždění lze také použít ke zpoždění a bránění vysoké rychlosti fotodetektory ve vysokorychlostních zobrazovacích aplikacích. (viz odkaz na vysokorychlostní fotografii níže)

Digitální generátory zpoždění jsou obvykle srdcem načasování pro větší systémy a experimenty. Uživatelé obecně vytvářejí GUI, grafické uživatelské prostředí poskytnout jedinou kontrolu celému systému nebo experimentu. Výrobci digitálních generátorů zpoždění přidali schémata vzdáleného programování, která usnadňují vytváření takových grafických uživatelských rozhraní. Průmyslové standardy jako GPIB, RS232, USB a ethernet jsou k dispozici od různých výrobců.

Experimentální dynamika tekutin používá digitální generátory zpoždění při vyšetřování proudění tekutin. Pole PIV, velocimetrie částicového obrazu, zahrnuje několik podmnožin, které by používaly digitální generátory zpoždění jako hlavní součást svého časování, kde může být spuštěno více laserů. Více kanálů může spustit více laserů. Jeden je také schopen multiplexovat časování několika kanálů na jeden kanál, aby bylo možné několikrát spustit nebo dokonce zablokovat stejné zařízení. Jeden kanál může spouštět laser nebo bránit kameru pomocí jejích vícenásobných, multiplexovaných pulzů. Dalším užitečným nastavením je mít předem nastavený počet záblesků lampy s jedním kanálem, následovaný jediným přepínačem Q, následovaným zpožděním a bránou pro systém sběru nebo zobrazování dat.

Negativní zpoždění je k dispozici u digitálních generátorů zpoždění, které mohou jako referenci zvolit jiný kanál. To by bylo užitečné pro aplikace, kde k události musí dojít před referencí. Příkladem by bylo umožnit otevření závěrky před referencí.

V hmotnostní spektrometrii byl použit digitální generátor zpoždění.[1]

Multi-trigger digitální generátory zpoždění

Novým vývojem jsou digitální generátory zpoždění, které mají funkce hradlování a externího spouštění, duální nebo více spouštěcích funkcí. Brána umožňuje uživateli aktivovat výstupy a / nebo spouštění elektronickým signálem. Některé jednotky mají hradlovou nebo spouštěcí schopnost pomocí jednoho nebo samostatných konektorů. Dvojité nebo vícenásobné generátory digitálního zpoždění mají několik vstupních spouštěčů. Tyto spouštěče lze selektivně použít ke spuštění kteréhokoli nebo všech kanálů.

Verze s více spouštěči mají programovatelnou funkčnost typu logického řadiče pro začlenění blokování, západek, dynamického nastavení zpoždění a potlačení šumu spouště. Spouštěče jsou tvořeny logickou kombinací různých vstupů a výstupů ve formách And, Or, Xor a Negated.

LIDAR aplikace používají digitální generátory zpoždění. Kanál se používá ke spuštění laseru. Druhý kanál se používá k zajištění zpožděné brány pro sběr dat Systém. Gating umožňuje zpracovat a uložit oblasti zájmu, přičemž ignoruje většinu nežádoucích dat.

Dvojité spouštěcí digitální generátory zpoždění poskytují dva nezávisle spouštěné digitální generátory zpoždění v jednom balíčku. Protože stolní digitální generátory zpoždění jsou nyní vícekanálové, je možné mít dva nebo více vstupních spouštěčů a vybrat kanály, které reagují na každý ze spouštěčů. Zajímavý koncept, který poskytuje schopnost duálního spouštění, převádí nástroj, který má samostatné spouštěcí a hradlové vstupy, aby brána fungovala jako druhá spoušť.

Design

Klíčovým problémem v návrhu DDG je generování spouštěných zpoždění s krystalový oscilátor přesnost, ale které nejsou kvantovány k okrajům referenčního oscilátoru. Při generování digitálního zpoždění se používá celá řada technik.

  • Nejjednodušší schéma jednoduše používá digitální počítadlo a volně běžící krystalový oscilátor k časovým intervalům s nejednoznačností 1 hodiny, což vede k chvění výstupní hrany jedné hodiny periody špička-špička vzhledem k asynchronnímu spouštěči. Tato technika se používá v nástrojích Quantum Composers a Berkeley Nucleonics.
  • Oscilátory se spuštěným krystalem, LC nebo zpožďovací osou mohou být spuštěny v době spouštění a následně započítány tak, aby vytvářely hrubá zpoždění, následovaná analogovým jemným nebo „vernierovým“ zpožděním pro interpolaci mezi hodinovými periodami. Vylepšení spočívá v použití smyčky fázového závěsu k uzamčení spouštěcího oscilátoru na přesnější kontinuální krystalový oscilátor pomocí techniky, která zachovává původní zarovnání spouště. Klasický časovač Hewlett Packard 5359A Time Synthesizer používal spouštěný ECL zpožďovací oscilátor, který byl synchronizován s krystalovým oscilátorem pomocí techniky heterodyne phaselock; technika byla následně použita v několika generátorech zpoždění Berkeley Nucleonics a LeCroy. Highland Technology používá aktivovaný LC oscilátor a schéma DSP phaselock. Lze dosáhnout chvění pod 10 ps RMS vzhledem k externímu spouštěči.
  • Je možné navrhnout generátor zpoždění analogové rampy, který využívá proudový zdroj k nabíjení kondenzátoru, který překlenuje několik desítek nanosekund rozsahu zpoždění. Jeden může poté pozastavit rampový proud pro nějaký integrální počet hodin, jak je měřeno krystalovým oscilátorem. Zmrazení rampy rozšiřuje rozsah zpoždění bez nutnosti synchronizace oscilátoru se spouští. Tato technika je popsána v US patentu 4 968 907 a byla použita v nástroji Signal Recovery. Je možné nízké jitter zpoždění, ale svodový proud se stává závažným přispěvatelem chyb pro zpoždění v milisekundovém rozsahu.
  • Flipflopový dvouřadý synchronizátor lze použít k synchronizaci externího spouštěče s generátorem zpoždění založeným na čítači, jako v případě (1) výše. Potom je možné měřit zkosení mezi vstupní spouští a místními hodinami a upravit zpoždění noniem na základě jednotlivých výstřelů, aby se kompenzovala většina chvění spouštěcích hodin. Chvění v řádu desítek pikosekund RMS lze dosáhnout pečlivou kalibrací. Tuto techniku ​​používá Stanford Research Systems.

Viz také

Reference

  1. ^ Sun, Qingyu; Nelson, Ozeáš; Ly, Tony; Stoltz, Brian M .; Julian, Ryan R. (n.d.), „Chemie postranních řetězců zprostředkovává fragmentaci páteře v peptidových radikálech s nedostatkem vodíku“ (PDF), Journal of Proteome Research, 8 (2): 958–66, doi:10.1021 / pr800592t, PMID  19113886, archivovány z originál (PDF) dne 10. 10. 2010, vyvoláno 2014-11-25, Laserové pulsy byly synchronizovány přiváděním spouštěcího signálu TTL z hmotnostního spektrometru do laseru pomocí digitálního generátoru zpoždění

externí odkazy