Мерять джиттер - это просто!
Или нет...
Как оказалось, все - предельно просто. (или нет - попитнайте пожалуста!).
Сподвиг меня на сие действо один очень плохой парень с diyhifi.org. Плохой - потому, что справедливый
Мерять джиттер можно разными образами.
- Осциллограф с большой памятью и высокой частотой сэмплирования. В итоге - памяти всеравно мало, разрешение АЦП низкое. Дорого. Зато приятный бонус - можно скриншоты в интернет выкладывать. Стоит в пределах 10-50к$.
- Спектрум аналайзер. Дорого, либо высокая шумовая полка, низкое разрешение. Спектрум - штука полезная в хозяйстве. За скриншоты придется доплатить, много.
- Прецизионный счетчик с GPIB. Хорошо при маленьких отстройках, но с более высокими частотами отстройки - сложно. Понятья не имею по точности, но allan deviation им смотреть - помойму, самое то. Сильно специфично, можно часы на кухню соорудить. Громоздко (в плане часов).
- Signal Source Analyzer. О! То, что нужно. Правда очень дорого (90k$) и очень специфично.
Как работает Signal Source Analyzer? Очень просто
В нем кучу разных аттенюаторов, много VCO с очень низким ФШ и широкой подстройкой, миксеры, АЦП крутой - с высоким sample rate и приличным разрешением, DSP и все прочее.
Но - все это для того, чтоб можно было мерять от 10мег до 6гиг.
Нам это все не нужно - ни VCO, ни гигагерцы. Достаточно замера до 100мег, на определенных частотах без подстройки.
Что сильно все упрощает.
Нужна сама суть - смесить два клока, измеряемый и референсный, получить разностный сигнал, оцифровать и прогнать через FFT длинный.
Затея: смесить два клока, получить разностный и суммарный сигнал (на входе миксера имеем 50мег и 50.1мег, на выходе - 100.1мег промодулированные 0.1мег).
Фильтруем выход миксера, оставляя 0.1мег. Меряем их звуковушкой.
На деле разностный сигнал - далеко не 0.1мег, а ближе к килогерцам (и ниже). Что дает нам возможность натравить на него FFT звуковушки, и получить спектр.
Спектр выглядит весьма незатейливо - тот-же J-Test, только несущая частота попадает как повезет (ибо разные клоки по разному отклоняются от требуемой частоты).
Есть и юбка, которая соответсвует джиттеру. Она нам и интересна.
Была собрана следующая системка на коленке, содержащая:
- Два одинаковых осциллятора на 50мег каждый, запитанны от батарейки, стаб - ЛМ317.
- Миксер WATKINS JOHNSON RF Mixer M1A DC-1000, 35$, eBay (первый попавшийся дешевый и DC).
- Аттенюаторы 20дб (позже заменены на 10дб, с выходным сопротивлением 50ом, на макетке генов).
- Low-Pass Filter "из того что было". Вход - 50ом в землю. последовательно-паралельно: 50ом-0.1мКф, 50ом-2.2нФ.
- Предусилитель, в итоге остановился на около-26дБ, на LME49710 в инверт включении, однополярно, 1мкф на входе и выходе. Без стаба, от батарейки.
- Звуковушка M-Audio Audiophile FireWire. То, что под руку попало, подключенное к компьютеру и с удобными коннекторами.
- SpectraPlus. Hanning, 44.1кГц 24бит, разное количество точек, разное "decimation". Класть по вкусу
В итоге - в спектраплюсе получил ожидаемое - пик несущей на 500Гц, с долгожданной "юбкой" джиттера, которая пляшет. Справа - гармошки от псевдо-синуса, который больше похож на треугольник. Ибо в миксер я затолкал обычный sqare wave клока.
Воизбежание сэкса с пересчетом максимального уровня сигнала, и относительно него - уровней в dBc всего графика, а так-же пересчета частоты, вывода графика где за "0Гц" берется частота несущей, и подсчет уровней при отстройках 0.1, 1, 10, 100, 1кГц - была написанна маленькая програмка, кушающаяя результат трудов SpectraPlus в виде файлика, и все нужное делающая, приводя отображение в соответствии с дорогущим Agilent E5052B, как в лучших домах Парижа.
Так выглядит девайсина:
Красотища то какая!
Без low-noise-amplifier (LNA):
Сам LNA на LME49710:
Способности SpectraPlus+програмки - это лупбэк звуковушки, 1кГц:
А это - измерения генов.
Без предусилителя:
Как-то неочень...
С предусилителем:
Другое дело!
По пересчету dBc в пикосекунды, имеем:
0.7ps >10Hz
0.4ps >100Hz
Сами гены (даташит) заявляют максимум 1пс при >1kHz.
Теперь о проблемах.
- Коррелированный ФШ (фазовый шум), если он одинаков и присутствует в обоих генах - взаимоисключается при конвертации, его мы не видим.
- Для замера нужно каждой твари по паре (два гена). По хорошему - нужно иметь reference, хотя-бы на 10дБ лучше измеряемого гена. Это нужно будет сделать.
- Если частоты измеряемого и референс генов сильно (>20кГц) разнесены - промерять их не сможем.
- Несущая частота немного плавает (ожидаемо). В итоге, при длинном FFT, ее уровень падает. В итоге, от ее упавшего уровня высчитываются значения dBc, которые оказываются меньше желанных
Помидоры в студию!
Програмку выложу, когда она будет более-менее приличной (сейчас она даже файл берет из строго одного места на диске Ц).
Вот.
Хотя вполне возможно, меня сильно прет. Я ничего такого не курил...
Сообщение от l3VGV
Социальные закладки