[Andrey188 0]

Здравствуйте!

 

Нашёл на сайте микролямбды типовую схему ЖИГ драйвера и хочу такую схему использовать для управления ЖИГом. Однако к этой схеме не дается описание её работы, а собственных знаний пока недостаточно, чтобы до конца разобраться в ней. Прошу знающих людей помочь разобрать принцип работы этой схемы. Или поправить меня, если я что-то в ней неправильно понимаю.

1. Итак, схема содержит три каскада. Два из них выполнены на операционных усилителях. Первый ОУ предназначен для осуществления преобразования управляющего напряжения для ЖИГ (подаётся с ЦАП, к примеру) в управляющий ток. Далее идёт резистивный делитель. Подстройка резисторов этого делителя позволяет осуществить калибровку драйвера. Процесс калибровки описан под схемой. То есть, подстройкой резисторов в делителе нужно добиться того, чтобы диапазон изменения управляющего тока соответствовал диапазону рабочих частот ЖИГ фильтра.

2. Далее уже возникают вопросы. Затем в схеме идёт второй операционный усилитель. Обратная связь у него, насколько понимаю, уже по переменному току. Почитав литературу, нашёл, что данная RC-цепочка в обратной связи необходима для частотной коррекции в случае высокодобротной схемы (чтобы схема не возбуждалась на высокой частоте). То есть, этот драйвер имеет свою АЧХ, и второй каскад на ОУ выполняет функцию частотной коррекции этой АЧХ. Правильно ли я понял это? Какую в этом случае форму имеет АЧХ? Резонансную? Или же как у ФНЧ?

3. Следующий вопрос таков - для чего подаётся смещение в том месте схемы, где установлен диод? Сам диод, насколько понимаю, выступает в роли стабилизатора и делает из -15В минус 6.2В (это значение указано в его паспорте).

4. После ОУ идёт транзистор Q1. Он, насколько понимаю, ещё больше усиливает управляющий токдо значений, необходимых для управления ЖИГом.

5. Между ЖИГом и драйвером установлен мощный резистор 3 Ом 5 Вт. Для чего он нужен?

 

Изменено 20 сентября, 2016 пользователем Andrey188

[АлександрК 0]

5. Между ЖИГом и драйвером установлен мощный резистор 3 Ом 5 Вт. Для чего он нужен?

Этот резистор-датчик тока. А на ОУ UT1B и Q1 построен генератор тока.

 

1. ...Первый ОУ предназначен для осуществления преобразования управляющего напряжения для ЖИГ (подаётся с АЦП, к примеру) в управляющий ток.

Первый ОУ - повторитель напряжения, буфер, чтобы исключить влияние нагрузки на ЦАП (наверное всетаки ЦАП, а не АЦП?).

[Andrey188 0]

Да, конечно ЦАП, это опечатка у меня. Спасибо за пояснения! Оказалось, что совсем неправильно понял схему... Теперь кое-что прояснилось, будем разбираться

Изменено 20 сентября, 2016 пользователем Andrey188

[Dr.Drew 4]

В принципе, все ужимается до одного каскада на ОУ, с ЦАП с токовым выходом типа AD5543, полевым транзистором, мощным резюком и катушкой ЖИГа. Цепь в ОС второго каскада, скорее, для борьбы с возбудом. У фильтров ну очень уж огромная индуктивность катушки и полоса канала управления составляет какие-то килогерцы. В принципе, можно выбросить.

Мощный резюк очень важен своим ТКС. Берите проволочные с минимально возможным значением - чтобы фильтр не дрейфовал в температуре. Правда, есть еще собственная нестабильность частоты фильтра из-за линейных расширений при нагреве, но пока ее можно отбросить.

Фильтр не работает от нуля Герц, а обычно от 2-3 ГГц, так что удобно при нулевом управлении сразу иметь минимальную рабочую частоту. Так что ради этого заводят смещение в драйвер. Здесь - стабилитрон.

Ну и лучше полевичок поставить - на нем падение напряжения меньше. Помнится, пользовал IR типа 9310. Но он вроде на отрицательное напряжение.

 

Во, по поводу принципа забыл сказать. Преобразование напряжения в ток идет во втором каскаде. ОУ делает напряжение на мощном резисторе в коэффициент усиления (R8/R5) раз больше, чем на входе. Ну а ток, протекающий через резистор, а значит через катушку, посчитать не сложно. Транзистор ставят ради повышения нагрузочной способности ОУ, в первую очередь. Правда, сейчас есть оперы, тянущие 1-2 А, но на них особо не стремятся переходить. У источника тока нужно иметь большое сопротивление для высокой динамики перестройки, чем опер похвастать не может.

Изменено 20 сентября, 2016 пользователем Dr.Drew

[VCO 0]

В принципе, все ужимается до одного каскада на ОУ, с ЦАП с токовым выходом типа AD5543, полевым транзистором, мощным резюком и катушкой ЖИГа.

Только не полевым, а биполярным. С ним не надо городить цепи инерционности, которые классическому полевику обязательно потребуются, если это не мощный радиочастотный JFET. А цепи инерционности - это лишний гемор в настройке и регулеровке, особенно, если климатика достаточно широка.

Цепь в ОС второго каскада, скорее, для борьбы с возбудом. У фильтров ну очень уж огромная индуктивность катушки и полоса канала управления составляет какие-то килогерцы. В принципе, можно выбросить.

Это, если поставить БТ вместо ПТ.

Мощный резюк очень важен своим ТКС. Берите проволочные с минимально возможным значением - чтобы фильтр не дрейфовал в температуре.

Тут полностью согласен, точность номинала абсолютно не важна - важна термостабильность. Если поставить термодатчик и откалибровать, то всё ещё проще.

Единственное, что добавлю - номинал должен быть чем меньше, тем лучше для минимизации нагрева резистора на максимальных токах (частотах) и минимизации влияния ТКС.

Правда, есть еще собственная нестабильность частоты фильтра из-за линейных расширений при нагреве, но пока ее можно отбросить.

Фильтр не работает от нуля Герц, а обычно от 2-3 ГГц, так что удобно при нулевом управлении сразу иметь минимальную рабочую частоту. Так что ради этого заводят смещение в драйвер. Здесь - стабилитрон.

При БТ в качестве драйвера - тоже не проблема. Он изначально приоткрыт примерно в середину диапазона перестройки. И никаких отрицательных каналов там на фиг не нужно.

Ну и лучше полевичок поставить - на нем падение напряжения меньше. Помнится, пользовал IR типа 9310. Но он вроде на отрицательное напряжение.

А что мы этим сэкономим? Будь это ШИМ или ЧИМ, я бы понял. А при линейном регулировании тока ИТУН придётся расходовать лишнее напряжение питания в тепло.

И в системе с ОС не так уж важно, где оно израсходуется: на транзисторе, или на стабилизаторе. Ну уж если предусмотрен перестраиваемый импульсный стабилизатор питания с перестраиваиваемым линейным стабилизатором, то только тогда и соглашусь...

Во, по поводу принципа забыл сказать. Преобразование напряжения в ток идет во втором каскаде. ОУ делает напряжение на мощном резисторе в коэффициент усиления (R8/R5) раз больше, чем на входе. Ну а ток, протекающий через резистор, а значит через катушку, посчитать не сложно. Транзистор ставят ради повышения нагрузочной способности ОУ, в первую очередь.

А во вторую очередь из-за увеличения ошибки ОУ из-за перегрева, а также из-за невозможности совмещения функций прецизионности и высокого выходного тока из-за принципиального конфликта точности с мощностью.

Правда, сейчас есть оперы, тянущие 1-2 А, но на них особо не стремятся переходить. У источника тока нужно иметь большое сопротивление для высокой динамики перестройки, чем опер похвастать не может.

Это не те оперы и не те скорости. ЖИГ и высокая скорость - две вещи несовместные...

 

...Наоборот, чтобы максимально быстро перестроить ЖИГ-фильтр, надо максимально осторожно и алгоритмически последовательно его перестраивать, минимизируя явления индукции и самоиндукции.

[khach 33]

Вот только схема плохая- нет цепей борьбы с самоиндукцией катушки фильтра. А там индуктивности под 1 Генри бывают. Если закрыть резко транзистор по вышеприведенной схеме- то напряжением самоиндукции пробьет транзистор. А если оборвать провода- то и изоляцию катушки пробить может. Так что лучше возьмите примеры реальных драйверов ЖИГ фильтров, например из схемотехники анализаторов спектра хьюлетпакарада или текстроникса.

ЗЫ. А фильтр еще калибровать надо будет, бороться с гистерезисом и оффсетом. А для проверки- обычного китайского лабораторного блока питания хватает в режиме constant current.

[Dr.Drew 4]

Раз уж стартер ничего не сказал про область применения, то каждый волен делиться своим опытом. IRFR3910 отлично работает без возбуда и без цепей коррекции. Не пробивается при резком закрытии, но катушка может щелкать.

Минимальное падение напряжение СИ у него может быть 0,1-0,2 В всего - удобно, когда напряжение питания драйвера не очень большое.

Сильно уж снижать мощный резистор не надо, так как обратно пропорционально растут шумы, наведенные драйвером. 1-3 Ом вполне хватает.

Примерное открытие в середну диапазона вызывает некоторй дискомфорт...

Ну да, случай с фиксированным питанием драйвера я и имел ввиду.

Сотня-другая микросекунд при использовании источника тока против миллисекунд при использовании мощного опера - это ли не показатель? Ну и с алгоритмами, конечно, большой геморрой - столько копий сломано.

[VCO 0]

Раз уж стартер ничего не сказал про область применения, то каждый волен делиться своим опытом. IRFR3910 отлично работает без возбуда и без цепей коррекции. Не пробивается при резком закрытии, но катушка может щелкать.

Ну да, тут опер можно любой поставить в отличие от БТ. Я БТ выбирал с коэффициентом усиления 300..500.

Минимальное падение напряжение СИ у него может быть 0,1-0,2 В всего - удобно, когда напряжение питания драйвера не очень большое.

В моём случае лучше всё-таки иметь запас на климатику и не ограничиваться номиналом питания.

Сильно уж снижать мощный резистор не надо, так как обратно пропорционально растут шумы, наведенные драйвером. 1-3 Ом вполне хватает.

Я 2 1-Омника в параллель ставил, чтобы разделить нагрев пополам и снизить напряжение и перегрев.

Примерное открытие в середну диапазона вызывает некоторй дискомфорт...

Какой дискомфорт? Ели запуск "умный", то он быстро увидит, где ЖИГ-фильтр и построит алгоритм его возврата на стартовую частоту.

Хуже, когда он вне рабочего диапазона, особенно, если перегружен по току. Для остывания потребуется длительное время и осмысление.

Вот только схема плохая- нет цепей борьбы с самоиндукцией катушки фильтра. А там индуктивности под 1 Генри бывают.

Там на схеме двухобмоточный ЖИГ. Как я понимаю, эту схему они адресовали ЖИГ-генератору, а не ЖИГ-фильтру, который чаще имеет одну обмотку.

Если закрыть резко транзистор по вышеприведенной схеме- то напряжением самоиндукции пробьет транзистор. А если оборвать провода- то и изоляцию катушки пробить может. Так что лучше возьмите примеры реальных драйверов ЖИГ фильтров, например из схемотехники анализаторов спектра хьюлетпакарада или текстроникса.

Совершенно верно, именно хьюлетовскую схему лучше всего взять за основу по цепям защиты. Они не слишком хитры и "кушать не требуют". Напоминают цепи рекуперации и релаксации обратноходового DC/DC-конвертера.

[Dr.Drew 4]

Во-во! То есть еще и трекинг делать придется? И никакого дискомфорта? В СК4М нет никакого трекинга. "Тупо" двумя подстроечниками выкручивают смещение нуля и крутизну драйвера. Основная возня - с гистерезисом и температурными эффектами в самом фильтре.

С ЖИГ-генераторами все гораздо проще. Там диплексерная схема и всякие дрейфы и неточности в десятки МГц отрабатываются без проблем.

[Andrey188 0]

Мощный резюк очень важен своим ТКС. Берите проволочные с минимально возможным значением - чтобы фильтр не дрейфовал в температуре.

 

Вот к примеру есть проволочные мощные резисторы SQP. У них ТКС равен +/-350ppm/С. Это приемлимо или нужно намного меньше?

 

Раз уж стартер ничего не сказал про область применения

Что имеется в виду про область применения? Закупили ЖИГ фильтр, для него нужно сделать драйвер, чтобы им управлять. Конечно, хочется получше разработать, но опыта маловато, молодой специалист ещё... Поэтому решил повторить схему, которую дают на микролямбде. Она ими позиционируется как типовая. Или вопрос про условия эксплуатации? Про это пока не знаю. Конкретного ТЗ не выдавали. Сам ЖИГ придётся термостатировать, тоже ещё нужно придумать как. С помощью элементов Пельтье или как-то ещё...

 

Там на схеме двухобмоточный ЖИГ. Как я понимаю, эту схему они адресовали ЖИГ-генератору, а не ЖИГ-фильтру, который чаще имеет одну обмотку.

Да, на схеме ЖИГ генератор ,и у него ещё имеется дополнительная обмотка (FM coil). Мне же нужно будет этот драйвер использовать для перестройки по частоте ЖИГ-фильтра. У него обмотка одна.

 

Совершенно верно, именно хьюлетовскую схему лучше всего взять за основу по цепям защиты. Они не слишком хитры и "кушать не требуют". Напоминают цепи рекуперации и релаксации обратноходового DC/DC-конвертера.

А не подскажете, где можно посмотреть эти самые хьюлетпакардские схемы драйверов и их цепей защиты? Можно ссылку на сайт или PDF?

Изменено 21 сентября, 2016 пользователем Andrey188

[Dr.Drew 4]

50 ppm и ниже надо. Вообще, допустимые уходы легко считаются.

Ну да, про условия работы и было замечание.

А зачем термостатировать?

[Andrey188 0]

50 ppm и ниже надо. Вообще, допустимые уходы легко считаются.

Ну да, про условия работы и было замечание.

А зачем термостатировать?

Спасибо, поищем лучше.

При перестройке по частоте температура самого фильтра изменяется, и при одном и том же управляющем токе можно получить девиацию центральной частоты в несколько десятков МГц. Чтобы улучшить точность настройки, нужно термостатировать корпус фильтра.

[khach 33]

Вообще- то конструкция драйвера и методы калибровки и термостабилизации зависят от задачи. Если надо выфильтровать узкополосный сигнал (например гармоник опорной частоты) то справится простейшая схема генератора тока и без особой калибровки, т.к в полосу пропусканя фильтра 20-50 мгц все равно попадем, а неравномерность АЧХ в полосе в пару дб никакого влияния не окажут. А вот если это анализатор спектра, где используется вся полоса. На eevblog недавно была ветка про таблицы калибровки ЖИГ фильтра родешварцевского анализатора. там параметров куча.

По поводу зашиты драйвера от самоиндукции- цепь из диода и снабберного диода на выводы катушки спасут от неприятностей. Ну и еще неплохо иметь RC цепь для демпфирования колебаний на собственной емкости катушки.

Вопрос дегаусса (сдвига петли гистерезиса перед началом свипа) пока не осуждаем, т.к неизвестно, надо ли автору свипироввать частту или просто стоять на точке.

[Andrey188 0]

Фильтр планируется перестраивать по частоте, то есть он не будет стоять на одной точке. И желательно иметь как можно повыше точность настройки на определённую частоту. То есть драйвер нужно делать исходя из таких требований. В качестве одной из мер повышения точности будет использоваться термостатирование. Алгоритм тоже нужно будет продумать, в частности, в статье микролямбды есть пару рекомендаций, например перед перестройкой на следующую частоту сбрасываться сначала на Fmin. Это повышает точность.

 

По поводу зашиты драйвера от самоиндукции- цепь из диода и снабберного диода на выводы катушки спасут от неприятностей. Ну и еще неплохо иметь RC цепь для демпфирования колебаний на собственной емкости катушки.

 

А есть какие-нибудь примеры таких цепей, как они выглядят, что за диоды там стоят? Было бы интересно ознакомиться

[khach 33]

Фильтр планируется перестраивать по частоте, то есть он не будет стоять на одной точке.

Скорость перестройки какая? От этого зависит выбор напряжения питания драйвера.

И желательно иметь как можно повыше точность настройки на определённую частоту.

В попугая сколко вешать? При полосе пропускания фильтра 20 МГц и диапазоне перестройки 2-22ГГц 12 бит ацп (4096 дискретов) позволяет гарантированно попасть в сигнал.

Линейность и оффсеты- это второй вопрос. Обычно решался табличной калибровкой.

В качестве одной из мер повышения точности будет использоваться термостатирование.

Зачем? сферы и так подогреты встроенным позисторным нагревателем. А термостатирование магнитной системы при ее тепловой инерции в десятки минут проще решить температурной калибровкой.

Можно конечно оценить величину эффекта, но важно это только в очень специальных применениях

http://old.tusur.ru/filearchive/reports-ma...11-24-1/034.pdf

например перед перестройкой на следующую частоту сбрасываться сначала на Fmin.

Это и есть дегаусс, только обычно импульсом перестраивают фильтр ниже нижней границы диапазона свипа на величину ширины петли гистерезиса. И делают это отдельным импульсным ключем в схеме драйвера.

Схема драйвера от хьюлетов в аттаче

HP8592A_YIG_YTF.pdf