Jump to content

    
Sign in to follow this  
Леонид Иванович

Аналоговый тракт генератора сигналов

Recommended Posts

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

Хороший получился импульс, фронт всего 2-3 нс, как его формируете на входе драйвера?

Share this post


Link to post
Share on other sites

В генераторе прямоугольных импульсов у меня получался фронт 2 нс при использовании на выходе EL7156, которая управлялась от FPGA.

PG_872_v4_sch.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites
В генераторе прямоугольных импульсов у меня получался фронт 2 нс при использовании на выходе EL7156, которая управлялась от FPGA.

С амплитудой 5-6В на согласованной нагрузке 50 Ом?

Share this post


Link to post
Share on other sites

А в чём проблема сделать дифференциальный фильтр? считают его как недифференциальный, затем ёмкости между параллельными ветвям с 2 раза меньше делают. У меня куча таких фильтров понаделана, 7-9 порядков Чебышева, от 5 до 400МГц (-3дБ). Сам тоже ставлю ADA4927 - очень хороший и надёжный широкополосный ОУ. В серийную аппаратуру давно заложили это решение и выпускаем продуцию с ЦАП, тиражи - сотни экз.

На выходе на 50 Ом нагрузке - до 1,4В р-р, при гармониках не более минус 72дБ на 10МГц, не более минус 62 на 140МГц. Как-то так...

Share this post


Link to post
Share on other sites
А в чём проблема сделать дифференциальный фильтр? считают его как недифференциальный, затем ёмкости между параллельными ветвям с 2 раза меньше делают.

 

Как рассчитать дифференциальный фильтр, я знаю. Но смущает тот факт, что в фирменных приборах ни разу не видел после ЦАП или DDS дифференциального фильтра - везде ставят два одинаковых обычных фильтра. На cqham мне дали такой ответ: в дифференциальном фильтре будут паразитные емкости со всех звеньев на землю, что исказит характеристики и сделает настройку настройку фильтра сложной. А в обычном фильтре эти емкости получаются включенными параллельно штатным (которые заземлены), их влияние легче учесть. Хотя лично мое мние, почему не применяют дифференциальные фильтры, это потому что они не подавляют синфазные помехи, их подавление ложится полностью на плечи дифф. усилителя, а в широкой полосе частот он с этим справляется плохо.

 

У меня куча таких фильтров понаделана, 7-9 порядков Чебышева, от 5 до 400МГц (-3дБ).

 

А Вы делали сравнение с двумя отдельными фильтрами?

 

Сам тоже ставлю ADA4927 - очень хороший и надёжный широкополосный ОУ. ...

На выходе на 50 Ом нагрузке - до 1,4В р-р, при гармониках не более минус 72дБ на 10МГц, не более минус 62 на 140МГц. Как-то так...

 

Спасибо, ценная информация. Правильно ли я понял, у Вас на нагрузке 50 Ом размах 1.4Vp-pи (0.5Vrms для синуса), а на выходе ОУ 2.8Vp-p из-за согласования? Получается, ОУ работает на нагрузку 100 Ом, при этом Вы не используете параллельное включение нескольких ОУ? И нагружаете только один выход ОУ?

 

Edited by Леонид Иванович

Share this post


Link to post
Share on other sites
На cqham мне дали такой ответ: в дифференциальном фильтре будут паразитные емкости со всех звеньев на землю, что исказит характеристики и сделает настройку настройку фильтра сложной

 

Что касается влияния именно на характеристику фильтра, то для дифф. фильтра паразитные емкости на землю каждого плеча в итоге дают дополнительную емкость включенную между плечами, величина которой вдвое меньше (т.к. они включены последовательно) . Правда уменьшения их влияния не случится, поскольку "полезная" (расчетная) емкость также вдвое меньше чем у отдельных СМ-фильтров.

Так что разницы в общем то нет.

А вот реальным преимуществом по паразитам дифф. схема дает в плане уменьшения паразитной индуктивности на землю через переходы на земляной слой. Для дифф.фильтра эту индуктивность можно свести к практическому нулю. У кого то, кажется у ADI, был даже AN на смежную тему, там приводились эксперименты с вариантами подключения земляных выводов конденсаторов. Вывод той AN - "используйте по 3шт. via как моджно ближе к pin кондесаторов". Для дифф.схемы все это никчему, т.к. переходов вовсе нет, нужно только обеспечить правильную разводку, которая сама по себе просится - входные и выходные линии должны быть присоединены к пятачку посадочного места конденсатора в разных местах.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну а то, что дифференциальный фильтр не ослабляет синфазные помехи, разве не минус? Индуктивность переходных актуальна ближе к ГГц, здесь не та частота.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ну а то, что дифференциальный фильтр не ослабляет синфазные помехи, разве не минус?

а куда их ослаблять, ADA4927 сам по себе имеет CMRR -60дБ на 160МГц

у недифференциального фильтра минус что разброс элементов частично превращает сигнал в синфазную помеху.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Краткие комментарии к дифференциальным фильтрам:

1) Спор о том, где больше влияют "паразиты" бесполезен. Для частот выше 100 МГц одним лишь расчетом в filter solutions не обойтись, большой промах, с вытекающей коррекцией. Есть программы, в которых можно учесть топологию с переходными отверстиями, включая влияние паразитных резонансов самих LC элементов, и превратить "паразиты" в полезные компоненты. На основе квазистатических моделей получается хорошее совпадение где-то до 1 ГГц, с ЭМ расчетом - где-то до 5 ГГц.

2) Ригол - это не образец для подражания. Не знаю, какой ЦАП они использовали, но на выходе много побочных составляющих. Как скажется неравномерная нагрузка в полосе и отражения вне полосы фильтра на выход ЦАП и соответственно на его линейность сказать сложно, но скорее всего не самым лучшим образом. Что им мешало поставить, допустим, балун между ЦАП и фильтром? Да и перед усилителем не повредило бы. Потери в балуне при работе в дифференциальном режиме с двух сторон крайне малы.

3) Есть исследования, в том числе Analog Devices, о влиянии синфазности на линейность АЦП и ЦАП - симметрировать вход/выход во многих случаях крайне важно. В современной технике (в первую очередь измерительной) часто встречаются балуны Marki и Picosecond. И обольщаться по поводу высоких характеристик современных операционных усилителей не стоит, они в большинстве тестируются с помощью таких же балунов, хотя производитель не всегда говорит об этом.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ригол - это не образец для подражания

 

Насчет решения с раздельными фильтрами - оно встречается не только у Ригол. Присоединил фрагмент схемы Agilent 33220, там тоже вместо дифференциального фильтра применяются два обычных.

 

Не знаю, какой ЦАП они использовали, но на выходе много побочных составляющих.

 

В DG4000 применяется AD9781. Спектр выходного сигнала очень приличный, достичь хотя бы уровня Ригол, и то будет радость. Но что у них применяется на выходе - загадка.

 

Что им мешало поставить, допустим, балун между ЦАП и фильтром?

 

Наверное, работа от DC.

post-18986-1432829891_thumb.png

post-18986-1432830623_thumb.jpg

post-18986-1432830633_thumb.jpg

post-18986-1432830655_thumb.jpg

post-18986-1432830662_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
Присоединил фрагмент схемы Agilent 33220, там тоже вместо дифференциального фильтра применяются два обычных.

Частота не высокая.

 

Спектр выходного сигнала очень приличный, достичь хотя бы уровня Ригол, и то будет радость.

Остается только повторить ) По качеству сигнала ориентировался на картинки по ссылке первого поста. Можете сделать измерение RG4000 на высокой частоте (не равной 100 МГц и не кратной тактовой) при RBW=300 Гц или менее?

 

Наверное, работа от DC.

При дифференциальном подключении входа и выхода работать будет от DC. На первый взгляд странно, в даташите обычно пишут нижнюю границу. Но если посмотреть на конструкцию, то балун представляет из себя линию передачи с определенным волновым сопротивлением. Так чем будет ограничиваться прохождение постоянного тока? Эффект балуна будет проявляться в подавлении синфазной составляющей на высокой частоте и отсутствии влияния на низкой. И даже при небалансном подключении с одной стороны, на DC упадет только мощность в два раза, за счет работы фактически по одному выходу.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Можете сделать измерение RG4000 на высокой частоте (не равной 100 МГц и не кратной тактовой) при RBW=300 Гц или менее?

 

Что Вы! Эти измерения не мои. А мои вопросы как раз с тем и связаны, что из ВЧ оборудования у меня есть только отвертка. Иначе спрашивать было бы нечего, сделал бы макет и измерил.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ну а то, что дифференциальный фильтр не ослабляет синфазные помехи, разве не минус?

Синфазная помеха это именно помеха, т.е. сигнал довольно малой величины, которую соответственно не требуется сильно ослаблять для того чтобы она не была заметна по сравнению с уровнем основного сигнала. Ваш ДДС сам по себе (в идеале) не генерирует такого сигнала. Он конечно есть как паразит, но настолько мал, что коэфф. ослабления дифф. ОУ будет скорее всего достаточно.

Индуктивность переходных актуальна ближе к ГГц, здесь не та частота.

Разговор шел не о via, а о суммарной индуктивности via + проводник от площадки, да и часть самой площадки тоже.

Не стоит недооценивать влияние такой индуктивности, тем более при работе с ДДС у которого спектр в виде расчески и помимо основной частоты есть множество весьма весомых имиджей. Ваш фильтр ведь нужен как раз для ослабления именно их, так? Можно прикинуть в цифрах.

Есть эмпирическое правило, плюс минус лапоть, но для прикидочной оценки подойдет: индуктивность 1 мм дорожки равна примерно 1нГ. предположим что кондесаторы каждого плеча имеют соединение с полигоном земли длиной 2 мм. Это 2 нГ. для обоих конденсаторов каждого плеча это уже 4нГ (дл дифф.фильтра они также включены последовательно как и сами конженсаторы, но теперь "паразит" складывается). Пусть емкость конденсатора 10пФ. Получим паразитный резонанс 800МГц. Если Ваш ДДС работаес с Fс скажем 500МГц, то это в районе всего лишь третьего имиджа.

PS: Соврал, не третьего, а четвертого (для частоты 160МГц).

Edited by ms1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Звучит логично. Но остается вопрос, почему в промышленных генераторах применяют два обычных фильтра вместо одного дифференциального?

 

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