Jump to content

    
Green_Smoke

Синтезаторы частот. От концепции к продукту.

Recommended Posts

27 minutes ago, Vitaly_K said:

Не понял. Что будет с шагом сетки частот в таком синтезаторе?

 

 

Давайте предположим (пока просто предположим, не вдаваясь в особенности реализации), что у меня есть синтезатор типа DDS, который способен в относительно узкой полосе (порядка 100 МГц) обеспечивать любой практически малый шаг (0.000001 Гц) с приемлемыми спурами (-100...-90 дБ). Имея микросхему ЧФД с целочисленными делителями на борту, я могу захватить ГУН 10-20 ГГц, используя опору со сравнительно узкой полосой перестройки. Например, 909,0909...991,7355 МГц при целочисленных коэффициентах деления, начиная с 11 и до 21. При этом по мере роста к-та деления, используемый диапазон опоры будет сужаться (спуров будет меньше). Что будет с шумами? Они вырастут на величину от 20,82 до 26,44 дБ относительно аддитивных шумов опоры, ЧФД и делителей. Если взять вполне реалистичную цифру в -145дБ/Гц (сумма всех петлевых шумов), мы получим около -124дБ/Гц на частоте 10 ГГц. Что будет со спурами? Они тоже вырастут на 26,44 дБ максимум (на 20 ГГц), но если изначальные спуры были -100дБ, то в петле мы получим вполне приемлемую цифру в -73дБ. А за петлей все будет еще лучше. Что будет со скоростью? Поскольку у нас нет необходимости в предустановке частоты (как в оффсетных схемах), скорость будет высокая - единицы микросекунд. Что будет с частотным шагом? Он увеличится максимум в 21 раз, но все равно останется меньше 0,001 Гц.  

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Sergey Beltchicov said:

Давайте предположим (пока просто предположим, не вдаваясь в особенности реализации), что у меня есть синтезатор типа DDS, который способен в относительно узкой полосе (порядка 100 МГц) обеспечивать любой практически малый шаг (0.000001 Гц) с приемлемыми спурами (-100...-90 дБ).

 

Теперь понятно. Опора для петли берётся от DDS, который и обеспечивает малый шаг сетки. Спасибо за уточнение. Идея хорошая, достойная проверки на практике.

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 часов назад, Vitaly_K сказал:

Прилагаю черновик статьи

По схеме рис.1, чем тактируется ЦАП?

 

Цитата из статьи:

Цитата

ЦАП работает при пониженной тактовой частоте (в приведенном примере в 2-3 раза меньшей цифровой части схемы), что способствует более точному цифро-аналоговому преобразованию и, следовательно, - уменьшению уровня помех дробности.

Не согласен, чем выше частота, тем меньше плотность мощности шумов квантования, а уровень помех дробности зависит от соотношения тактовой и выходной (выходных) частот, чем больше соотношение, тем лучше.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, rloc said:
Quote

 

По схеме рис.1, чем тактируется ЦАП?

 

 

 

Ну вот, первый же вопрос и по делу и в самую точку. ЦАП тактируется теми же импульсами, что и регистр памяти, то есть импульсами с выхода схемы ИЛИ. На схеме это не показано, надо исправить. Спасибо за замечание. 

Quote

 

Цитата из статьи:

ЦАП работает при пониженной тактовой частоте (в приведенном примере в 2-3 раза меньшей цифровой части схемы), что способствует более точному цифро-аналоговому преобразованию и, следовательно, - уменьшению уровня помех дробности.

 

Не согласен, чем выше частота, тем меньше плотность мощности шумов квантования, а уровень помех дробности зависит от соотношения тактовой и выходной (выходных) частот, чем больше соотношение, тем лучше.

 

Согласен с Вашим несогласием. Из статьи эту фразу надо убрать. Тактовая частота ЦАП равна удвоенной частоте сигнала (в среднем). То есть следуя рисунку 1, это от 2/3 Fr до Fr  И за это замечание спасибо.

 

Edited by Vitaly_K

Share this post


Link to post
Share on other sites
30 минут назад, Vitaly_K сказал:

ЦАП тактируется теми же импульсами, что и регистр памяти, то есть импульсами с выхода схемы ИЛИ.

Формально, у любого серийно выпускаемого ЦАП частота должна быть фиксирована, если и допускается девиация, то в пределах 10-20%, без резких скачков. Ограничения связаны с логикой работы внутренней схемы синхронизации, работающей от своей цифровой PLL, подстраивающей момент защелкивания входных цифровых данных и регулирующей положение временного окна стробирования/блокировки выхода на момент смены данных. Преобразователь цифра-аналог может состоять из двух последовательных каскадов, тогда еще потребуется дополнительная синхронизация, станут жестче требования к девиации тактовой частоты. Какие-либо серьезные изменения тактовой частоты должны сопровождаться перекалибровкой синхронизации, на это может потребоваться время от единиц до десятков мс.

Share this post


Link to post
Share on other sites
30 minutes ago, rloc said:

Формально, у любого серийно выпускаемого ЦАП частота должна быть фиксирована, если и допускается девиация, то в пределах 10-20%, без резких скачков. Ограничения связаны с логикой работы внутренней схемы синхронизации, работающей от своей цифровой PLL, подстраивающей момент защелкивания входных цифровых данных и регулирующей положение временного окна стробирования/блокировки выхода на момент смены данных. Преобразователь цифра-аналог может состоять из двух последовательных каскадов, тогда еще потребуется дополнительная синхронизация, станут жестче требования к девиации тактовой частоты. Какие-либо серьезные изменения тактовой частоты должны сопровождаться перекалибровкой синхронизации, на это может потребоваться время от единиц до десятков мс.

В схеме рисунка 1 частота тактирования ЦАП изменяется в полтора раза. Значит ли это,, что схема неработоспособна? Миллисекунды на перекалибровку - так это же смертный приговор идее.  

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Vitaly_K сказал:

Значит ли это,, что схема неработоспособна?

Помню, были рассуждения о двухклоковом ЦАП или 2-х ЦАП с суммированием. Статью бегло пробежал, по работоспособности не скажу. По практике много других вопросов следом идет. Как мне кажется, одной теории в синтезе не достаточно, много "ляпов" по-незнанию современной элементной базы.

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, rloc said:

Помню, были рассуждения о двухклоковом ЦАП или 2-х ЦАП с суммированием. 

Двух мало, надо минимум 3 ЦАПа, или же манипуляция частотами 2 ЦАПов, что усложняет управление и ухудшает выходной спектр.

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 hours ago, rloc said:

 Статью бегло пробежал, по работоспособности не скажу. По практике много других вопросов следом идет. Как мне кажется, одной теории в синтезе не достаточно, много "ляпов" по-незнанию современной элементной базы.

Приведите хотя бы 2-3 самых выдающихся из названного множества «ляпов». Мне это важно для самообразования да и для решения стоит ли статья публикации.

Share this post


Link to post
Share on other sites
51 минуту назад, Vitaly_K сказал:

Приведите хотя бы 2-3

1. По рис. 2 частота Fc - это короткие импульсы с большой скважностью. После объединения по "ИЛИ" этой частоты с выходом ДЧ импульсы останутся такими же короткими, что скорее не удовлетворит требованиям ЦАП по скважности тактового сигнала, чаще требуемой в диапазоне 40-60%.

2. В момент включения, начала работы, Fr и Fc могут иметь произвольные фазы - значит при объединении по "ИЛИ" этих частот (Fr после деления на ДЧ), возможны колебания мгновенных значений тактовой частоты ЦАП вне допустимых пределов. Скорее, для начального старта всей системы нужно изобретать отдельную схему.

Можно сказать, что это "придирки", детали, нюансы. Читаю статью и прокручиваю в голове возможные варианты реализации отдельных узлов, на подсознательном уровне, натыкаюсь на нюансы и дальше сложно воспринимать информацию. PDS (можно объединить несколько схем под этой аббревиатурой) не могу понять - это мое восприятие, далеко от практики.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Vitaly_K сказал:

Приведите хотя бы 2-3 самых выдающихся из названного множества «ляпов». Мне это важно для самообразования да и для решения стоит ли статья публикации


Желательно аналитически показать, что дробный синтез потенциально создаст бо'льшую помеху чем предлагаемый метод. Со ссылками на литературу в нужных местах.

Необходимо показать принципиальное отличие предлагаемого метода от дробного делителя c DSM 1-го порядка, я пока этого не вижу. Вы в методе расширили количество уровней квантования ЦАП через "площадь сигнала Ec" на периоде за счет сдвига моментов перехода от одного значения к другому , показав на картинке идеализированный пример дробного коэффициента (всюду площадь=77). Покажите, что помеха из-за неизбежного и периодического неравенства площадей Ec , будет принципиально меньше чем в DSM 1-го порядка в тех же условиях по частоте. У меня почему то сомнение что это получится на пользу нового метода. Пожалуйста, приведите расчет, подтверждающий, что новый метод окажется лучше чем дробный DSM 3-го порядка.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, rloc said:

1. По рис. 2 частота Fc - это короткие импульсы с большой скважностью. После объединения по "ИЛИ" этой частоты с выходом ДЧ импульсы останутся такими же короткими, что скорее не удовлетворит требованиям ЦАП по скважности тактового сигнала, чаще требуемой в диапазоне 40-60%.

2. В момент включения, начала работы, Fr и Fc могут иметь произвольные фазы - значит при объединении по "ИЛИ" этих частот (Fr после деления на ДЧ), возможны колебания мгновенных значений тактовой частоты ЦАП вне допустимых пределов. Скорее, для начального старта всей системы нужно изобретать отдельную схему.

Можно сказать, что это "придирки", детали, нюансы. Читаю статью и прокручиваю в голове возможные варианты реализации отдельных узлов, на подсознательном уровне, натыкаюсь на нюансы и дальше сложно воспринимать информацию. PDS (можно объединить несколько схем под этой аббревиатурой) не могу понять - это мое восприятие, далеко от практики.

1 Да разве длительности импульсов это проблема? На рисунке все они короткие. Так удобнее пояснять работу схемы. Можно считать, что это фронты импульсов, от которых срабатывают элементы схемы. А длительности реальных импульсов для тактирования ЦАП, можно сформировать нужной длительности в простейшей схеме.

2. Для начального старта ничего изобретать не нужно. Для этого, как вариант, можно применить и схему ЧФД с последующим её отключением. А как иначе обеспечить широкий диапазон перестройки, например октавный? Но это за рамками статьи. Это по теме расширения полосы захвата ФАПЧ. Главная проблема, как я понял, работа ЦАП в широком диапазоне тактирующих частот. Можете подсказать источники по этому вопросу?

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, тау сказал:

принципиальное отличие предлагаемого метода от дробного делителя c DSM 1-го порядка

Поддерживаю двумя руками. Рассмотреть 2 схемы при одинаковых условиях: одна частота ядра, одинаковый ток по выходу CP и предлагаемой схемы. Предлагаю пока не оперировать такими понятиями, как когерентное/некогерентное сложение, потому как, кто мешает сложить несколько DSM? А такие примеры в ADI были.

 

 

1 час назад, Vitaly_K сказал:

Главная проблема, как я понял, работа ЦАП в широком диапазоне тактирующих частот.

Уточню, для ЦАП есть проблема в быстрой смене частоты. Если не брать в расчет микросхемы 10-15 летней давности, то входной тракт по данным строится примерно по такой схеме (из документации на AD9142A):

image.thumb.png.a890ebc985d0ae425ec4f85e2fcee9cf.png

Где DLL - упрощенное кольцо ФАПЧ для подстройки фазы внутреннего тактового сигнала для корректного защелкивания данных. Как и любая петля, она имеет ограниченную полосу. Выход за границы чреват срывом синхронизации, и как следствие - перенастройкой системы через SPI - процесс понятно не быстрый, по времени зависит от конкретной микросхемы. Количественные данные сложно найти в документации.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, тау said:


Желательно аналитически показать, что дробный синтез потенциально создаст бо'льшую помеху чем предлагаемый метод. Со ссылками на литературу в нужных местах.

Необходимо показать принципиальное отличие предлагаемого метода от дробного делителя c DSM 1-го порядка, я пока этого не вижу. Вы в методе расширили количество уровней квантования ЦАП через "площадь сигнала Ec" на периоде за счет сдвига моментов перехода от одного значения к другому , показав на картинке идеализированный пример дробного коэффициента (всюду площадь=77). Покажите, что помеха из-за неизбежного и периодического неравенства площадей Ec , будет принципиально меньше чем в DSM 1-го порядка в тех же условиях по частоте. У меня почему то сомнение что это получится на пользу нового метода. Пожалуйста, приведите расчет, подтверждающий, что новый метод окажется лучше чем дробный DSM 3-го порядка.

С этими порядками можно запутаться. Как я представляю, DSM 1-го порядка, MASH-1, вообще не существует. Если под этим подразумевать один аккумулятор для формирования дроби, то это обычный дробный ДПКД. Варианты DSM начинаются со 2-го порядка, MASH-2, когда добавляется ещё один аккумулятор для формирования этой самой DSM. Эффективность при этом слабая, на практике не применяется. Широко используется MASH-3, с тремя аккумуляторами (один формирует дробь, а 2 других – DSM). Более высокие порядки практически не используются, поскольку не дают выигрыша: резко возрастает девиация фазы, что приводит к возрастанию помех из-за нелинейности ЧФД, да ещё и существенное усложнение. Это не ликбез (боже упаси!), только хочу однозначного обоюдного понимания этих самых порядков. По-моему есть смысл сравнивать с 3-им порядком (в моём понимании) и это можно сделать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, rloc said:

Поддерживаю двумя руками. Рассмотреть 2 схемы при одинаковых условиях: одна частота ядра, одинаковый ток по выходу CP и предлагаемой схемы. Предлагаю пока не оперировать такими понятиями, как когерентное/некогерентное сложение, потому как, кто мешает сложить несколько DSM? А такие примеры в ADI были.

 

Какой ток предлагаемой схемы Вы имеете в виду, если там нет ЧФД? О каком некогерентном сложении Вы говорите, если его там и в помине нет? Тем не менее интересно о сложении нескольких DSM в ADI. Можете дать ссылку?

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.