Здравствуйте форумчане!
Как говорится - бьюсь с этой проблемой с прошлого года)
На входе имеем цифровой сигнал 3,3 В уровня. По фронту либо по срезу входного сигнала необходимо организовать задержку длительностью 1000 мкс (допуск на длительность +/- 100 мкс) с точностью <1 нс, после чего сообщить на выход так же фронт либо срез.
Пояснения: Простыми словами необходим ждущий (моностабильный) мультивибратор или аналогичное цифровое устройство, которое от запуска к запуску воспроизводило бы длительность с наносекундной точностью. Т.е. главным требованием является эквивалентность длительностей задержек выработанных при новых запусках. При этом сама величина задержки, как было сказано, может быть любой в указанных пределах. Момент прихода запускающего фронта/среза является случайным, ни к чему в системе не привязанным и ни с чем не синхронизированным.
Поделюсь не хитрыми соображениями, которые я успел обдумать. Во первых ждущий мультивибратор - на 555 или аналоге. Не встретил нигде конкретных данных по точности установки задержки в этом таймере, но понимание того что времязадающей является RC цепь наводит на мысль, что наносекундной точности не получить. Во вторых был вариант с счетчиком HC4040 с RS триггером, но даже при 100 МГц тактовой частоты мы будем иметь неопределенность (случайность) задержки величиной равной периоду тактовой частоты, т.е. 10 нс. В третьих была мысль про линии задержки, но таковых на 1мс я не встречал.
Я всецело понимаю что задержка в логических элементах и того больше 1 нс, но дело в том что эта задержка сравнительно постоянна во времени и при неизменной тепрературе, а как я уже сказал важна не сама величина длительности задержки, а ее постоянство.
Какие еще могут быть варианты?)

Добавлено after 11 minutes 37 seconds:
Вспомнил! Был еще вариант запускать кварцевый генератор по сигналу со входа. Но уперся в то, что кварцевый генератор долго стартует да и время старта тоже не постоянное. Если я конечно прав в суждениях.

Ультразвуковые ЛЗ
А вообще задача мне кажется сильно высосанной из пальца, уж звиняйте. Не важна длительность задержки, важна ее стабильность в 0,0001% ? Такую стабильность даже термостатированные кварцевые генраторы не дают, разве что какой-нибудь рубидиевый эталон. Нобелевский комитет навострил уши.

Спасибо за ответ!
Понимаю ваши ощущения про "высосана из пальца" поэтому поясню. Сама длительность не важна потому что процесс калибровки подстроится под неё. Калибровка делается один раз, а вот потом, уже после калибровки, нужна такая высокая стабильность (повторяемость) задержки.
А насчет кварцев. Их кратковременная стабильность же выше на несколько порядков чем долговременная. Так что, если бы можно было использовать кварц, то он дал бы высокую стабильность после калибровки.

PCBWay - всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Онлайн просмотровщик Gerber-файлов от PCBWay + Услуги 3D печати

Несколько невнятно сформулирован вопрос, но из того, что есть можно попробовать повыводить что-нибудь логически ..

1нс это период частоты 1Ггц ( капитан "очевидность" ).

Это вполне доступная нынче частота для цифровых схем .
( хотя уже и в 1980-ые годы было возможно на GaAs или Si-(ECL==ЭСЛ) и.м.с. )

Загружаемый счетчик до 1миллиарда( поскольку 2^30=1`073`741`824>1`000`000`000 ,то хватит 30разрядов ) , тактируемый стабильным 1Ггц возможно решит Ваш вопрос ?

Ещё вопросы ?

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей.

Подробнее>>

Вопрос остался один: а как стартовать этот гигагерцовый счетчик ? Источник сигнала имеет фонт/срез в районе 1нс ? "Все #опы в Дании, а верится с трудом". А при старте хотя бы микросекундным фонтом/срезом даже дрейф компарирования в десяток милливольт "уползет" этот момент старта > этих самых 1нс.
Мне кажется, задача - из будущего столетия.

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств.

Подробнее>>

Не стартовать, а сбрасывать. По умолчанию счетчик досчитал до определенного кода на выходах и остановился. Сбросили-пошла пауза на счет-досчитал остановился

Без разницы. Момент сброса тоже может "джиттерировать" .

Честно говоря думал что порог компарирования на каком бы уровне он не был должен оставаться на нем и при следующих запусках. Если мы говорим о счетчике с гигагерцовым тактированием, то запускать счёт будет RS триггер. Встаёт вопрос а сможет ли триггер выдать наносекундный фронт?
Счётчиков в открытой продаже выше чем на 210 МГц я не встречал. Уж больно экзотическая штука.
В целом тема была создана чтобы проверить не упустил ли я какой-нибудь из вариантов решения вопроса. Похоже что малой кровью этот вопрос не решается.

Если бы Вы ещё и не скрывали конечную цель. Что конструируете ?

Прорабатываю концепцию устройства измеряющего расстояние по времени распространения радиоволны. Используется не классический радиолокационной случай с отражением волны от препятсивия, а случай с активным ретранслятором. Задержка как раз нужна на стороне акт. ретранслятора чтобы за время её действия переключиться из режима приема в режим передачи и по окончанию задержки передать сигнал обратно в "локатор". Это вариант был выбран потому что так используется только один радиомодуль и один частотный канал. Если делать без задержки то надо использовать два радиомодуля - один на прием другой на передачу соединённые напрямую и работающие на разных частотных каналах. Там ещё много "узких" мест в системе, но вот это, которому посвящена тема, заставило задуматься больше всего.
Кстати похожие темы уже обсуждалась на форуме не один раз.

Расстояние измеряется в какой то произвольной среде или в кабельной линии ? Если в кабеле, то метод бесконтактный или доступ к линии есть ?

Расстояние измеряется по воздуху, 4хх диапазон. Цифровые трансиверы в режиме прямой модуляции, без использования обработчика пакетов (для исключения непостоянных задержек).

А расстояния - десятки километров ? сотни ?

На сколько хватит мощности 100 мВт, оценочно до 1.5 км без прямой видимости.

Вот бяда ...
А из отдельных триггеров что Вам помешает сделать счётчик ?
Главное чтоб счётчик был синхронным.

Алгоритм "разжевать" надо ?
"Значится так , Шарапов"(с) : пока ждём фронта - загружаем число N==1`000`000[10]
Пришёл фронт - и положительный уровень сигнала "разрешил" через лог.элемент прохождение тактируещего - пошёл счёт на вычитание - досчитало до 0 - выходной перенос( заём собственно ) "разрешил" прохождение сигнала на выход ( спад проходит сразу без счёта ,судя по Вашему т.з. )
опять загружаем число N и ждём фронта сигнала ...

Если $ позволяют ,то можно сделать не на отдельных и.м.с. ,а даже на п.л.и.с. - нынче есть в продаже с частотами >1.2Ггц , а внутренние задержки там и вовсе субнаносекундные .

Переходим к обуждению приёмников и передатчиков "локатора" ?
Правда это уже не в разделе "цифровая техника" по хорошему надо бы.

Да муйня вся эта затея: измерение расстояния до 1,5 км с разрешением 30 см...
0,3/1500= 0,0002 - не бывает.

Синхронный счет на отдельных триггерах идея хорошая, спасибо)
Алгоритм разжевывать не надо) Алгоритм я уже продумал)
Правильно Вы заметили, не морочить голову и сделать на ПЛИС. Но пока я с ними не знаком то разрабатываю на дискретных элементах. В любом случае разработанную цифровую схему всегда можно перенести на ПЛИС.
Приемники и передатчики обсуждать тоже не будем, т.к. трансивер я уже выбрал.
Насчет муйня-затея. Измерять собираюсь с точностью до 1.5 метров. В локаторе счетчик от 100 МГц, период 10 нс, за период волна проходит 3 метра, а так как измеряется время прямого и обратного распространения в сумме, то 3 метра делим пополам, отсюда и цифра 1.5 метра.

РСБН в миниатюре
но это - " без прямой видимости." - не понятно, как ...?
речь же про радиовидимость между аннтенами?

Прямая видимость в контексте визуальной видимости) Без прямой имелось ввиду, например, в толпе людей, в городской застройке, в негустом лесу)

0,001 вместо 0,0002 - это непринципиально в данном контексте.
Нужно просто попробовать только в цифре, без передающего и приемного трактов, выделения и усиления сигналов.