Дорошев В.П.

 Измеритель времени задержки и переключения цифровых устройств

    Задержка распространения t₀ и длительность переключения t₁ цифровых сигналов (Рис.1) при прочих равных условиях определяют результирующее быстродействие электронных переключателей.
     Измерить эти параметры можно, например, с помощью стробоскопического осциллографа. Но этот достаточно дорогостоящий и мало производительный прибор обладает разрешением порядка десятых долей наносекунды, и, поэтому во многих случаях не пригоден для измерения субнаносекундных t₀ и t₁.
    Использованию осциллографа препятствует так же то, что переходы цифровых сигналов от логического уровня '0' к логическому уровню '1' и наоборот достаточно 'размыты' шумами (джиттером) и точки графика Рис.1 со значениями 0,1, 0,5 и 0,9 от максимального уровня U_max на практике представляют собой вероятности переключения логического сигнала из одного состояния в другое.

    На Рис.2а приведена структурная схема, а на Рис.2б временные диаграммы весьма простого и дешевого измерителя субнаносекундных задержек и длительности переключения цифровых устройств (ЦУ) при абсолютной погрешности результата измерений около 10 пикосекунд.
    Идея прибора основана на усреднении интегрирующей RC цепью выходного напряжения быстродействующего стробируемого триггера D, причем сигнал стробирования триггера S(t) получен путем задержки тестового сигнала X(t) линией задержки ЛЗ.
     В этом случае фронт или спад стробирующего сигнала будет 'привязан' ЛЗ к перепаду тестового сигнала X(t) с задержкой на один период его следования (T₁ = t_лз ). Изменяя этот период (частоту тестового генератора ТГ), можно получить кривую вероятности срабатывания триггера в виде постоянного напряжения U_вых (изменяющегося от 0 до U_max ), снимаемого с интегрирующей RC цепи.
    Зависимость напряжение U_вых от частоты тактового генератора копирует собой зависимость Y(t) исследуемого цифрового устройства.