Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2012
|
Анализаторы временных интервалов (TIA – Time Interval Analyzer) являются самыми мощными инструментами для измерения времени. Функции традиционных частотомеров, измерителей временных интервалов и универсальных счетчиков в них дополнены новыми возможностями, придающими приборам принципиально новые свойства. TIA работают на совершенно других скоростях и фиксируют не только события, но и время их возникновения. Это дает вам намного больше информации о динамической природе сигнала и на порядки увеличивает пропускную способность измерительных систем.
Понять отличие TIA от классических средств временных измерений проще всего, сравнив возможности вольтметра и осциллографа. Хотя оба прибора измеряют напряжение сигнала, осциллографы делают это намного быстрее и выдают результаты измерений с привязкой ко времени. Например, представим, что ваш вольтметр ежесекундно может выполнять 1000 измерений, результаты которых вы сохраняете в компьютере. Кроме того, вы имеете возможность записать время каждого измерения и отобразить накопленные данные в форме графика. По сути, окно с таким графиком будет выглядеть как экран осциллографа, однако подобный подход годится лишь для сигналов с очень небольшой скоростью изменения напряжения. Напротив, осциллограф производит миллиарды выборок в секунду и отображает их на временнóй оси, позволяя изучать тонкую структуру сигнала.
TIA BI200 (Рисунок 1) способен выполнять 4 млн. измерений в секунду. Каждое из этих измерений может быть измерением мгновенной частоты, временного интервала или любого из 10 возможных параметров. Разрешение при измерениях во временнóй области составляет 3 пс. При измерениях частоты достигается разрешение 5 десятичных знаков, которое увеличивается со снижением частоты выборок.
 |
|
| Рисунок 1. | Анализатор временных интервалов BI200. |
Как работает анализатор временных интервалов?
На упрощенной блок-схеме (Рисунок 2) показаны основные узлы прибора, представляющие интерес для пользователя. Входной сигнал, согласованный 50-омным резистором, подключенным к программируемому пользователем напряжению Vt, поступает на Компаратор, на выходе которого появляется высокий уровень, когда входной сигнал пересекает заданный пользователем порог Vth. С этого момента сигнал приобретает цифровой характер, и фронты импульсов рассматриваются как «события», которые постоянно подсчитываются Счетчиком событий, в то время как Система запуска отбирает фронты импульсов, которые должны быть снабжены тегами, согласно заданной пользователем конфигурации. Например, можно настроить приборы для маркировки каждого N-го события или через каждые T секунд.
 |
|
| Рисунок 2. | Упрощенная блок-схема прибора BI200. |
Когда событие отмечено тегом времени, счетчик событий (количества импульсов) и время наступления события протоколируются в памяти. Для подготовки к записи следующего тега Формирователю тегов времени требуется 250 нс. Однако информация в это время не теряется, так как Счетчик событий продолжает работу. Таким образом, каждую секунду может регистрироваться 4 миллиона пар тегов времени. Накопленная информация используется прибором для вычисления результатов измерений (Рисунок 3).
 |
|
| Рисунок 3. | Скриншот измерения реального тактового сигнала, подверженного влиянию перекрестной помехи. |
Компания Brilliant Instruments
При малочисленном штате сотрудников компания Brilliant Instruments (BI) занимает заметное место на рынке приборов прецизионного измерения частоты и времени. Продукцию Brilliant Instruments используют исследовательские лаборатории всего мира, включая Национальный институт стандартов и технологий, Лабораторию реактивного движения и Военно-морскую обсерваторию США. Кроме того, 24 часа в сутки приборы BI работают на линиях выходного контроля многих производителей интегральных микросхем. Цель своей деятельности BI видит в снижении стоимости измерений путем внедрения бизнес-моделей, основанных на преимуществах новых информационных технологий и использующих инновационные решения в архитектуре приборов.
Основателем и президентом компании является Шалом Катан (Shalom Kattan), ветеран индустрии прецизионных измерений времени, проработавший в этой отрасли 28 лет. В разное время Шалом участвовал в создании компании Guide Technology, работал инженером в компании Attain и разработчиком в Hewlett-Packard, где создал целый ряд частотомеров и анализаторов временных интервалов.
Основные параметры анализаторов временных интервалов
Максимальная частота измерений (Без предварительного делителя)
Максимальная частота любых видов измерений без использования предварительного делителя частоты.
Максимальная частота измерений (С предварительным делителем)
Максимальная частота измерений в частотной области при использовании предварительного делителя частоты.
Разрешение по времени
Аппаратное разрешение при измерении длительности одиночного импульса.
Разрешение по частоте
Разрешающая способность при измерении частоты и периода определяется минимальной длиной одиночного входного импульса, которую способен воспринять прибор, и временем измерения (интервалом счета). Этот параметр проще характеризовать количеством десятичных знаков в секунду. Например, 12 знаков в секунду означает, что в интервале счета 1 с вы получите разрешение 12 знаков, или 9 знаков в интервале 1 мс. Если частота входного сигнала равна 1 МГц, 9 знаков в секунду соответствуют разрешению 0.001 Гц.
Скорость измерений
Максимальное количество измерений в секунду, которое способен обеспечить прибор. Определяется временем восстановления измерительных цепей.
Минимальная ширина импульса
Минимальная длительность импульса входного сигнала.
Модели анализаторов временных интервалов
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
