Jump to content

    
Sign in to follow this  
Леонид Иванович

Аналоговый тракт генератора сигналов

Recommended Posts

Решил продолжить заброшенный проект генератора FG-951, пытаюсь рисовать аналоговый тракт. Посмотрел устройство близкого по параметрам генератора Rigol DG4000. По размещенным здесь материалам частично восстановил схему аналогового тракта. Возникли некоторые вопросы. ЦАП (или DDS в моем случае) имеет дифференциальный выход. По идее, можно к нему подключить дифференциальный фильтр, но обычно применяют два отдельных фильтра. Так и сделаю. С них дифференциальный сигнал нужно снять и преобразовать в single ended (SE). Специальных подходящих микросхем не нашел, есть AD8130, но медленновата, при усилении 2 не проходит по полосе, да и гармоники быстро растут с частотой. Хочется использовать готовый дифференциальный усилитель, а не делать его на ОУ, чтобы входное сопротивление было одинаковым по обоим входам. Выбрал ADA4927-1. В генераторе DG4000 зачем-то после дифференциального усилителя LMH6552 стоит еще один усилитель на обычном ОУ LMH6702, на выходе которого получается SE сигнал. В чем смысл этого усилителя? Просто для распределения усиления между двумя каскадами? Чем грозит снятие SE сигнала только с одного из выходов ADA4927-1? Надо ли тогда нагружать неиспользуемый выход? Сопоставимого с ADA4927-1 по гармоникам обычного ОУ найти не удалось.

 

На выходе DG4000 под радиатором стоят параллельно два каких-то ОУ в SOIC-8. Генератор обеспечивает 1Vpp на нагрузке 50 Ом на частоте 160 МГц с уровнем гармоник -40 dBc, т.е. на выходе ОУ будет 2Vpp. Интересно, что там за ОУ? THS3201 или OPA695 что-то близкое могут обеспечить, наверное.

post-18986-1432404453_thumb.jpg

post-18986-1432404561_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

если взять только половину дифф выхода, чётные гармоники будут хуже. встречал цифры 6-10дБ. надо измерять.

правда учитывая THD того же LMH6702 по сравнению с ADA4927, возможно в результате хуже и не будет, только вот что там будет только на половине выхода DDS тоже вопрос.

 

для 50Ом выхода на DSL драйверы посмотрите еще, вроде OPA267x.

Share this post


Link to post
Share on other sites
вот что там будет только на половине выхода DDS тоже вопрос.

 

А почему на половине? Когда снимаем с одного выхода ADA4927, это не значит, что используем только один выход DDS.

 

для 50Ом выхода на DSL драйверы посмотрите еще, вроде OPA267x.

 

Драйверы DSL мощные, но медленные. Гармоники сильно растут с повышением частоты. Пока ничего лучше ADA4927 не нашел. Хоть здесь дифф. выход и не нужен, может поставить их пару штук параллельно на выход?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
А почему на половине? Когда снимаем с одного выхода ADA4927, это не значит, что используем только один выход DDS.

Драйверы DSL мощные, но медленные. Гармоники сильно растут с повышением частоты. Пока ничего лучше ADA4927 не нашел. Хоть здесь дифф. выход и не нужен, может поставить их пару штук параллельно на выход?

opa2673 - 600MHz, 3V/ns, 700мА выходного тока при гармониках вроде не особо хуже чем THS3201 или OPA695 и если надо 1V на 50 Омах то можно просто похожим ОУ обойтись без дополнительного дифф усилителя.

искажения у ADA4927 конечно очень хорошие, но если брать только половину и сильно нагружать/параллелить, возможно в результате то же и выйдет.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
opa2673 - 600MHz, 3V/ns, 700мА выходного тока при гармониках вроде не особо хуже чем THS3201 или OPA695

 

Это верно, гармники близкие к этим усилителям, а нагрузочная способность выше. Тоже неплохой вариант.

 

искажения у ADA4927 конечно очень хорошие

 

Искажения действительно очень хорошие. Как и у других подобных дифференциальных драйверов, например, LMH6554. Не понимаю, в чем подвох. Для обычных (не дифференциальных) усилителей даже близко ничего нет.

 

но если брать только половину

 

Пусть гармоники на 10 дБ увеличатся, все равно будет лучше. По идее, дифференциальный выход снижает только четные гармоники. Но ведь и нечетные у него значительно ниже.

 

и сильно нагружать

 

В datasheet есть графики для 200 Ом, на 200 МГц ухудшение примерно 15 дБ по ставнению с 1 кОм, но это терпимо. Можно поставить параллельно 4 шт.

 

параллелить, возможно в результате то же и выйдет.

 

Параллельное соединение как раз уменьшает гармоники. Это эквивалентно увеличению сопротивления нагрузки. В выходных каскадах генераторов широко применяется праллельное соединение ОУ.

post-18986-1432637412_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
Искажения действительно очень хорошие. Как и у других подобных дифференциальных драйверов, например, LMH6554. Не понимаю, в чем подвох. Для обычных (не дифференциальных) усилителей даже близко ничего нет.

может current feedback vs voltage feedback.

первый на высокой частоте себя получше ведёт, возможно в том числе и с искажениями.

Пусть гармоники на 10 дБ увеличатся, все равно будет лучше. По идее, дифференциальный выход снижает только четные гармоники. Но ведь и нечетные у него значительно ниже.

то что будет на 10дБ хуже, это цифра с потолка, где-то увиденная для какого-то другого конкретного дифф. усилителя, её проверять надо.

В datasheet есть графики для 200 Ом, на 200 МГц ухудшение примерно 15 дБ по ставнению с 1 кОм, но это терпимо. Можно поставить параллельно 4 шт.

Параллельное соединение как раз уменьшает гармоники. Это эквивалентно увеличению сопротивления нагрузки. В выходных каскадах генераторов широко применяется праллельное соединение ОУ.

Оно не полностью эквивалентно, есть разбросы параметров между усилителями, и эти разбросы будут сильно нагружены на выходы соседей.

то есть 4 в параллель на 50Ом будет несколько хуже чем 1 на 200Ом, а вот насколько - в даташите такое не напишут, надо измерять.

но конечно 4 в параллель на 50 Ом будет лучше чем 1 на 50Ом.

Share this post


Link to post
Share on other sites
может current feedback vs voltage feedback

 

Это верно, CFB ОУ ведут себя лучше в плане искажений на высоких частотах. Но даже среди CFB ОУ почему-то не находится ничего близкого по гармоникам к дифференциальным усилителям.

 

это цифра с потолка, где-то увиденная для какого-то другого конкретного дифф. усилителя, её проверять надо.

 

Если бы была возможность проверить, тогда и вопроса задавать не пришлось бы. Можно было бы просто собрать несколько макетов, подать сигнал с хорошего генератора и посмотреть выход хорошим спектроанализатором. Но ничего этого нет. Вот я и спросил, в надежде на то, что у кого-то под рукой есть evaluation board с ADA4927 и спектроанализатор.

 

эти разбросы будут сильно нагружены на выходы соседей.

 

Выходы соединяются не прямо, а через резисторы, причем довольно большие: на каждом выходе 50 * N [Ом], где N - количество параллельных ОУ. Поэтому больших взаимных токов выход-выход там не будет.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Где- то попадалась схема гибридного выходного усилителя, где НЧ часть спектра давал мощный ОУ, а ВЧ- пуш-пулл на дифференциальном усилителе и ВЧ транзисторах на выходе. Развязка ВЧ каскада была трансформаторная. Оба каскада работали на общий выход и были охвачены ОС.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Где- то попадалась схема гибридного выходного усилителя

 

Спасибо, тоже неплохой вариант. Но он сложнее, поэтому, наверное, актуален для более широкополосного генератора. Здесь же требуется только 180 МГц, это такая пограничная частота, когда еще справляются обычные ОУ. Вопрос стоит, скорее, не "как сделать", а "что выбрать". Можно применить драйвер VDSL OPA2673. Можно поставить параллельно несколько обычных ОУ, например, AD8009, LMH6702, THS3201. Можно применить дифференциальный усилитель ADA4927 в SE режиме (ну и тоже запараллелить).

 

Остается вопрос и с каскадом перед фильтром. Что будет лучше по гармоникам: ADA4927-1 + дифф. усилитель на ОУ LMH6702 (или любом другом подходящем), или просто ADA4927-1, с которго сигнал снять только с одного выхода. При условии, что усиления достаточно и от дополнительного ОУ оно не требуется.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Если бы была возможность проверить, тогда и вопроса задавать не пришлось бы. Можно было бы просто собрать несколько макетов, подать сигнал с хорошего генератора и посмотреть выход хорошим спектроанализатором. Но ничего этого нет. Вот я и спросил, в надежде на то, что у кого-то под рукой есть evaluation board с ADA4927 и спектроанализатор.

можно на сайте AD поспрашивать https://ez.analog.com/ , но там со стороны AD в основном сидят индусы которые обычно нихрена не знают, но вдруг.

 

Выходы соединяются не прямо, а через резисторы, причем довольно большие: на каждом выходе 50 * N [Ом], где N - количество параллельных ОУ. Поэтому больших взаимных токов выход-выход там не будет.

тогда напряжение на выходе будет совсем не 1В, что на гармониках тоже не в лучшую сторону скажется.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
можно на сайте AD поспрашивать

 

Попробую на англоязычных форумах поспрашивать.

 

тогда напряжение на выходе будет совсем не 1В, что на гармониках тоже не в лучшую сторону скажется.

 

Подождите, а как иначе? На выходе ОУ должен быть резистор 50 Ом для получения выходного импеданса 50 Ом. В случае параллельного соединения ОУ этот резистор заменяется несколькими - по резистору на выходе каждого ОУ. Сопротивление каждого будет равно 50 * N.

 

На выходе будет 1 V RMS, когда генератор нагружен на 50 Ом. Если он слабо нагружен, на выходе будет 2 V RMS. В меню генераторов сигналов часто бывает пункт "Импеданс нагрузки". Можно установить любой, это никак не сказывается на выходном импедансе генератора, но корректирует шкалу задания выходного напряжения.

 

Почему Вы говорите, что наличие согласующего резистора негативно скажется на гармониках, я вообще не понял.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Несколько лет назад был озадачен схожей проблемой.

Конечно, ничего лучше 561-го драйвера в таком месте не придумаешь (стоят, например, в WS8102 Tabor Electronics), но купить их не удалось.

В итоге, остановил свой выбор на трех THS3001, включенных параллельно.

Работало как-то так: http://clip2net.com/clip/m7476/1215689973-clip-69kb.jpg

Масштаб 1В/10нс, на 50 Ом

CLC561.pdf

kh561ds.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites
Почему Вы говорите, что наличие согласующего резистора негативно скажется на гармониках, я вообще не понял.

потому что почему-то ошибочно решил что напряжение на выходах будет тоже в N раз выше, видимо забыв что усилителей тоже N штук. так что да, не скажется.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Конечно, ничего лучше 561-го драйвера в таком месте не придумаешь

 

Драйверы хорошие, но этот экзотика. Хотя по гармоникам не сказать, что супер. На частоте 100 МГц обещают -35 dBc при 2 Vp-p. Генератор Rigol DG4000 имеет на частоте 160 МГц -40 dBc, правда, при 1 Vp-p. Там используются параллельно два каких-то усилителя в SOIC-8. Какие именно - загадка.

 

В итоге, остановил свой выбор на трех THS3001, включенных параллельно.

 

Такое решение хорошо тем, что не меняя разводки можно попробовать разные ОУ. THS3201 здесь получше будут, но у них ниже допустимое питание. У LMH6702 еще ниже. Хотя в моем случае достаточно ±5 В.

 

Работало как-то так

 

А не смотрели, случайно, спектр на синусоидальном сигнале?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Драйверы хорошие, но этот экзотика. Хотя по гармоникам не сказать, что супер. На частоте 100 МГц обещают -35 dBc при 2 Vp-p. Генератор Rigol DG4000 имеет на частоте 160 МГц -40 dBc, правда, при 1 Vp-p. Там используются параллельно два каких-то усилителя в SOIC-8. Какие именно - загадка.

 

Такое решение хорошо тем, что не меняя разводки можно попробовать разные ОУ. THS3201 здесь получше будут, но у них ниже допустимое питание. У LMH6702 еще ниже. Хотя в моем случае достаточно ±5 В.

 

А не смотрели, случайно, спектр на синусоидальном сигнале?

 

Они очень консервативно оценили линейность, на деле существенно лучше, WS8102 постоянно использую.

 

Смотрел спектр, но не сохранился. THD, если память не подводит, был около -60дб на 30МГц и 5Вп-п на 50 Ом

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this