[Vitaly_K 0]

On 11/18/2019 at 8:30 PM, тау said:

Сейчас не могу, совершенно нет времени. Извините пожалуйста. Может дней через несколько вернусь.

Впрочем, все свои вопросы к Вам снимаю. Ничего симулировать не надо, и с симулятором не стоит разбираться, что он там выдаёт на выходе. И так понятно, что чем меньше отношения Q_r/R и Q_c/C, тем уже рабочий участок характеристики детектирования, и тем загадочней получается картинка на выходе симулятора. Но это не мешает работе синтезатора по меньшей мере в случаях, когда эти отношения не опускаются ниже значения 3. Дело в том, что МЧФД работает в паре с цифро-аналоговой схемой поиска области синхронизации системы ФАПЧ. Она с высокой точностью приводит частоту ГУН к рабочей точке в центре рабочего участка характеристики детектирования. Об этом подробно изложено в статье, ссылку на которую уже приводил по просьбе rloc-a - https://yadi.sk/i/nHz3yu5dbQ36Nw, Тогда, 8 лет назад, я не был готов к разговору, не смог привести убедительных аргументов. Хорошо, что теперь дискуссия возобновилась, и надеюсь на правильные выводы из неё.

[rloc 43]

4 часа назад, Vitaly_K сказал:

МЧФД работает в паре с цифро-аналоговой схемой поиска области синхронизации системы ФАПЧ. Она с высокой точностью приводит частоту ГУН к рабочей точке в центре рабочего участка характеристики детектирования.

Выделил ключевое слово - частоту. Не нашел упоминания, какая устанавливается разность фаз между Fc и Fr с соответствующими коэфф. деления перед началом захвата петли.

 

Цитата из статьи:

Цитата

The value of T2 is so big as to provide required accuracy of hitting into the center of the static characteristic of phase comparator. This center is that +1.65V which replaces the phase error voltage at the switch SW1. It is supposed that digital-to-analog converter (with KR-ladder) is of singlepolarity with a full scale from 0 to +3.3V.

Здесь говорится об установлении напряжения 1.65В на пропорционально-интегрирующем фильтре из диапазона 0-3.3В.

 

Согласно графику фазовой хар-ки, которую считал тау, может быть несколько точек пересечения (фазового состояния).

В 16.11.2019 в 19:30, тау сказал:

Чертим горизонтальную линию на фазовой характеристике и смотрим пересечения с ней

При этом нет гарантии, что петля остановится на линейном участке, строго фиксированном.

 

P.S. Скорее не ставлю задачу понять, как работает схема расщепления фаз, вопрос про схему предварительной установки, как он в данном случае решается, сколько ему посвящено времени, детектируется ли положение петли на фазовой хар-ке в процессе работы и как выбирается момент переключения на основную петлю.

[Vitaly_K 0]

11 hours ago, rloc said:

Согласно графику фазовой хар-ки, которую считал тау, может быть несколько точек пересечения (фазового состояния).

При этом нет гарантии, что петля остановится на линейном участке, строго фиксированном.

 

Аргументы довольно-таки убедительные. И в самом деле гарантии так сразу не просматриваются. Однако надо ещё подумать какие могут быть причины захвата на «слабых», коротких участках фазовой характеристики, когда тут же рядом, на той же частоте, есть «сильные», более широкие участки. Работать система будет и на коротких участках, но это, пожалуй, нежелательно. Лучше, конечно, использовать более значительные отношения ёмкостей Q к управляющим кодам R и C. Такой пример показан ТАУ на приложенной картинке для случая Q_r/R=Q_c/C=16/3=5,3(3).

[Vitaly_K 0]

18 hours ago, rloc said:

Согласно графику фазовой хар-ки, которую считал тау, может быть несколько точек пересечения (фазового состояния).

При этом нет гарантии, что петля остановится на линейном участке, строго фиксированном.

 

  Вопрос о возможности ложных захватов на малых участках фазовой характеристики можно было бы разрешить с помощью макета упрощённого варианта синтезатора. На печатной плате два кольцевых сдвиговых регистра с ёмкостью каждого Q=16. Такое же количество RS-триггеров, входы которых подключаются к выходам регистров. Резистивная матрица равновесных резисторов на выходе триггеров. ГУН, управляющий вход которого через переключатель подключается либо к выходу матрицы (петля ФАПЧ замкнута), либо к источнику постоянного напряжения, равного половине шкалы управляющего сигнала (петля разомкнута). Регистры тактируются: один с выхода ГУН, другой – опорной частотой. Ну и небольшой интерфейс для задания кодов R и C.

  С макетом можно работать следующим образом. Опорная частота примерно равна частоте ГУН в разомкнутой петле. Переключателем перейти из разомкнутого состояния системы к замкнутому. Изменяя опорную частоту, измерять напряжение на выходе матрицы (на входе ГУН) пока система не выйдет из синхронизма. Повторить то же самое множество раз, если ложный захват не проявится на первых нескольких пробах. Это и даст ответ на искомый вопрос.

. Вот только остаётся вопрос – кто может сделать такой макет.

[rloc 43]

14 часов назад, Vitaly_K сказал:

Однако надо ещё подумать какие могут быть причины захвата на «слабых», коротких участках фазовой характеристики, когда тут же рядом, на той же частоте, есть «сильные», более широкие участки.

Предположу, вероятность захвата пропорциональна ширине участка по фазе. Но, опасны не сами короткие участки, а возможность захвата петли около изломов. Другими словами, есть несколько "пораженных" частот, где могут быть шумы и помехи дробности с более высоким уровнем.

Допустим нет "коротких" участков на фазовой хар-ке, петля захватываться на одном из N "широких" линейных участков, но от включения они всегда разные. Это другая "особенность" работы схемы PDS о которой должен знать потенциальный заказчик, если планирует применять ФАПЧ в системах синхронизации.

 

 

[Vitaly_K 0]

8 hours ago, rloc said:

Quote

Предположу, вероятность захвата пропорциональна ширине участка по фазе. Но, опасны не сами короткие участки, а возможность захвата петли около изломов. Другими словами, есть несколько "пораженных" частот, где могут быть шумы и помехи дробности с более высоким уровнем.

Не понял о захвате около изломов. Где это «около», например, на картинке, приложенной к предыдущему моему сообщению? Если захват произошёл на одном из широких участков, то далее система «не знает» ничего о существовании каких-то изломов и поражённых частотах.

Quote

 

Допустим нет "коротких" участков на фазовой хар-ке, петля захватываться на одном из N "широких"

линейных участков, но от включения они всегда разные. Это другая "особенность" работы схемы PDS о которой должен знать потенциальный заказчик, если планирует применять ФАПЧ в системах синхронизации.

 

Не так уж сильно эти участки отличаются, как это видно на упомянутой выше картинке, чтобы что-то существенно изменилось в спектре сигнала. И зачем об этом знать заказчику?

 

 

[rloc 43]

В 21.11.2019 в 11:11, Vitaly_K сказал:

Не так уж сильно эти участки отличаются, как это видно на упомянутой выше картинке, чтобы что-то существенно изменилось в спектре сигнала.

Речь немного о другом, о предсказуемости разности фаз между Fc и Fr в момент включения. Например, возьмем сложение нескольких DSM из статьи ADI (приводил несколькими постами ранее):

Понятно, для сложения мощностей необходима синфазность сигналов. ADI предлагает сбрасывать внутренние делители DSM сигналом CE (Chip Enable) в момент включения питания, и этого достаточно, чтобы синхронизировать DSM на любой частоте. Не будем пока брать в расчет дополнительную тонкую юстировку фаз из-за разных чипов, длин путей сложения и т.д. Vitaly_K, подумайте, как можно в приведенной схеме использовать PDS, если при включении питания возможны условно 3 фазовых состояния между Fr и Fc, вне зависимости от синхронизации внутренней логики? 3 фазовых состояния беру по картинке выше, по широким участкам, на периоде 2*Pi (интервал времени - 1.6мс).

 

 

В 21.11.2019 в 11:11, Vitaly_K сказал:

Где это «около», например, на картинке, приложенной к предыдущему моему сообщению?

Выделил:

[Vitaly_K 0]

3 hours ago, rloc said:

Quote

 

Речь немного о другом, о предсказуемости разности фаз между Fc и Fr в момент включения. Например, возьмем сложение нескольких DSM из статьи ADI (приводил несколькими постами ранее):

Понятно, для сложения мощностей необходима синфазность сигналов. ADI предлагает сбрасывать внутренние делители DSM сигналом CE (Chip Enable) в момент включения питания, и этого достаточно, чтобы синхронизировать DSM на любой частоте. Не будем пока брать в расчет дополнительную тонкую юстировку фаз из-за разных чипов, длин путей сложения и т.д. Vitaly_K, подумайте, как можно в приведенной схеме использовать PDS, если при включении питания возможны условно 3 фазовых состояния между Fr и Fc, вне зависимости от синхронизации внутренней логики? 3 фазовых состояния беру по картинке выше, по широким участкам, на периоде 2*Pi.

 

Не очень-то понял о чём речь, но отвечу в рамках моего понимания. На приведенной картинке от ADI показано суммирование сигналов 4-х синтезаторов. Для получения ожидаемого положительного эффекта от суммирования их выходов, необходимо, видимо, синхронизировать работу DSM аккумуляторов во всех 4-х чипах. Для этого в момент включения все они сбрасываются в одинаковые начальные состояния. В PDS синтезаторе по одному блоку DSM в опорном и сигнальном трактах, независимо от количества расщеплённых фаз, будь их 4 или сколь угодно больше. С чем синхронизировать их работу? Друг с другом? Нетрудно, конечно, сбрасывать их как у ADI, но сомневаюсь в такой необходимости.

 

Quote

Выделил:

Эти «около» достаточно больших размеров, чтобы не произошла на них ложная синхронизация ФАПЧ. А после синхронизации система о них ничего не знает, об этом память её начисто стёрта. Об этом писал в сообщении №…(где искать такие номера? Раньше, помнится, они проставлялись к каждому сообщению, а теперь не нахожу).

 

 

[Vitaly_K 0]

22 hours ago, rloc said:

Например, возьмем сложение нескольких DSM из статьи ADI (приводил несколькими постами ранее):

 

А что можно сказать о характере шумов на выходах парциальных детекторов в PDS? Возможно, они там тоже некогерентны, и можно ожидать положительного эффекта от их сложения?

[rloc 43]

23 часа назад, Vitaly_K сказал:

Нетрудно, конечно, сбрасывать их как у ADI, но сомневаюсь в такой необходимости.

У меня большие сомнения в работоспособности PDS в вышеприведенной схеме. У DSM однозначная статическая хар-ка, у PDS - неоднозначная. Почему они должны иметь одинаковое поведение в момент синхронизации? Где в статье об этом написано? Скажу более, в схемах синтеза, где используется предварительная настройка, бОльшая часть описания может быть посвящена вопросам синхронизации и начальной установки, а также вопросам контроля в процессе работы - это для меня важно и необходимо.

 

23 часа назад, Vitaly_K сказал:

Эти «около» достаточно больших размеров

К сожалению в масштабе не могу нарисовать.

 

3 часа назад, Vitaly_K сказал:

А что можно сказать о характере шумов на выходах парциальных детекторов в PDS? Возможно, они там тоже некогерентны, и можно ожидать положительного эффекта от их сложения?

Одной некогерентности не достаточно. И сам по себе факт сложения нескольких функциональных узлов ничего не дает. Попробую объяснить на примере. Рассмотрим 2 случая: 1) 10 парциальных детекторов с током 1мА или 2) 1 парциальный детектор с током 10мА. Скорее всего шумы в обоих случаях будут одинаковые, а эффект от сложения получим с ростом максимально тока. Но, в рамках одной микросхемы ток ограничен технологическими или конструктивными особенностями. Это что касается сравнения по шумам. Поэтому вопрос о некогерентном сложении предлагаю отложить, он требует отдельного изучения и подтверждения на практике.

[Vitaly_K 0]

2 hours ago, rloc said:

Quote

У меня большие сомнения в работоспособности PDS в вышеприведенной схеме. 

Вот тут как раз и непонятно. Вы имеете в виду сложение выходов нескольких PDS по типу как это показано на картинке от ADI с четырьмя их чипами? Очень громоздко. Вначале хотелось бы получить ответ на вопрос о возможности получить тот же эффект в одном PDS за счёт некогерентного сложения шумов на выходах парциальных детекторов.

Quote

Одной некогерентности не достаточно. И сам по себе факт сложения нескольких функциональных узлов ничего не дает. ... Поэтому вопрос о некогерентном сложении предлагаю отложить, он требует отдельного изучения и подтверждения на практике.

Жаль.

 

[Vitaly_K 0]

On 11/23/2019 at 2:53 PM, Vitaly_K said:

Как это убрать?

Вижу, на Форуме полнейший штиль. Предлагаю обсудить или, возможно, осудить ещё одну идею. Это упрощённый вариант DDS. Пока не опубликовано. Прилагаю.

Упрощённый DDS.zip

[Chenakin 12]

В 02.12.2019 в 07:00, Vitaly_K сказал:

Вижу, на Форуме полнейший штиль. Предлагаю обсудить или, возможно, осудить ещё одну идею. Это упрощённый вариант DDS. Пока не опубликовано. Прилагаю.

Упрощённый DDS.zip

К сожалению, нет ни времени, ни возможности провести какой-то детальный анализ и симуляцию, поэтому, пройдусь галопом по верхам. Далее выделяю красным цитаты из статьи Виталия, а в обычном цвете свои комментарии.

 

 

Рассмотрена оригинальная схема прямого цифрового синтезатора частоты…

Мне всегда импонирует оригинальность изложения вне зависимости от правильности/неправильности, новизны/ не новизны, правильных/не правильных выводов и т.д. Это порождает дискуссию, в которой могут родиться очень интересные решения.

 

 

…DDS…

ЦВС, если писать статью (а не сообщение на форуме) на русском.

 

 

Синтезаторы частоты типа DDS [1] обладают уникальным набором таких положительных свойств…

Весьма отрадно слышать это от Виталия. Тут, что называется, от любви до ненависти один шаг (и обратно).

 

 

Аккумулятор, под действием импульсов опорной частоты Fr, формирует цифровую ступенчато-пилообразную функцию

Здесь на форуме уже была дискуссия насчет аппроксимации синусоидой, пилой, экспонентой и т.д. Договорились, что ЦАП+ФНЧ выполняет функцию вычисления точки перехода через ноль (т.е. аналогового вычисления частоты), а синусоида является лишь наиболее оптимальной функцией. Не знаю, как на новом движке приводить цитаты, поэтому скопировал пару сообщений (в виде изображения), которые можно найти по дате:

 

 

…то есть чем ниже получаемая частота сигнала относительно тактовой частоты, тем с большей точностью, за счёт большего количества ступенек, аппроксимируется треугольная функция, и тем выше спектральная чистота сигнала.

Это верно для любого DDS.

 

 

При реальном ЦАП появляются и чётные гармоники, однако их уровень пренебрежимо мал, ниже -70 дБн.

Этот уровень нельзя назвать пренебрежимо малым. Собственно, начиная с -70, все только и начинают применять различные методы подавления ПСС.

 

 

…высокое разрешение по частоте синтезируемого сигнала. Задача решается использованием для преобразования кода только старших разрядов аккумулятора при его полной неограниченной и достаточно большой ёмкости.

Это верно для любого DDS.

 

 

…спектр улучшается на 6 дБ при каждом октавном уменьшении отношения R/2Q. Последнее отношение фактически есть отношение получаемой рабочей частоты Fc синтезатора к тактирующей опорной частоте Fr, то есть Fc/Fr.

Ох уж эти 6 дБ на октаву! Кстати, в том же PDS можно до хрипоты спорить, присутствует ли или нет физическое умножение, но результат будет все время один – 20logN, где N – отношение входной частоты к частоте сравнения. А парциальные детекторы – это уже другая песня – некогерентное сложение шумов - будет также хорошо работать и для frac-N, и для DDS. Более того, как неоднократно говорил rloc, то же улучшение мы можем получить, используя детекторы большей площади (уменьшаем фликкер шум). Т.е. шумы будут определяться не столь архитектурой (frac-N, PDS, DDS), сколь площадью кристалла.

 

 

Конечно, вычисленные результаты нельзя считать выдающимися, но важно отметить, с какой простотой они получены и какие при этом низкие требования к разрядности и точности ЦАП.

Вот это интересный момент! Было бы хорошо, если бы подключился Тау и дал свое заключение насчет данного утверждения.

 

 

Дело в том, что производители микросхем DDS не дают гарантий на максимальный уровень помех.

Это сделать весьма затруднительно для любого метода, имеющего высокое разрешение по частоте. Собственно, по сути, Вы тоже не даете такой оценки.

 

 

Деньги, пожалуй, немалые, тем более при большой партии заказываемых микросхем.

Это не есть лексика научной статьи. Стоит использовать, что-то типа «стоимостные характеристики» и т.д. Комментарий не по сути, но уж больно слух режет приведенная цитата.

 

 

Таким образом отношение Fr/Fc=40 является границей перехода преимущества по спектральной чистоте к упрощённому варианту.

Не согласен. В DDS обычно используют так называемые «окна прозрачности», куда не попадают интермодуляционные продукты (nFclk+/-mFout) низкого порядка. Наоборот, иногда удобно использовать самое высокое окно (Fclk/Fout>=4). Например, в QS для тактовой частоты 400 МГц использовалось окно Fout=104-130 МГц (и далее подавление спуров, конечно). Для более продвинутого DDS AD9912 с тактовой частотой 800 МГц, имеет смысл использовать окно 290-328 МГц. Далее, конечно, эту полосу нужно хорошенько отфильтровать. И – о, чудо! – находим вот такой фильтр:

 

TB1031A.pdf

 

Догадайтесь с трех раз, откуда такое совпадение частот :).

 

В рассмотренном здесь упрощённом варианте DDS, как и в классическом, легко осуществляется частотная и фазовая модуляции с высокой скоростью.

Это верно для любого DDS.

[Vitaly_K 0]

10 hours ago, Chenakin said:

Quote

К сожалению, нет ни времени, ни возможности провести какой-то детальный анализ и симуляцию, поэтому, пройдусь галопом по верхам. Далее выделяю красным цитаты из статьи Виталия, а в обычном цвете свои комментарии.

Александр со свойственной ему деликатностью (ценная черта в характере любого оппонента) сделал ряд замечаний, которые несомненно могли быть учтёнными при попытке публикации данной статьи. Но главное, стоит ли делать такую попытку, имеет ли предлагаемое какие-то существенные достоинства в сравнении с классическим DDS. Допустим, по потреблению за счёт исключения таблицы LUT. Кто может сказать, какая из-за этого доля от общего потребления DDS может быть выиграна?

Относительно «окон» в классическом DDS с пониженным уровнем спуров. Это весьма эффективная идея, о чём и Sergey Beltchicov писал около месяца назад. В обсуждаемом наброске статьи приведены расчёты спуров лишь на ограниченном количестве частот сигнала с упором на зависимость их уровня от отношения частоты тактирования к частоте сигнала. Чем больше отношение, тем ниже их уровень. А нет ли и там таких окон, при малых отношениях? Или, возможно, кто-то может аргументировано доказать, что таких окон там в принципе быть не должно, и незачем будет зря время терять на их поиски? Без специальной программы, а её нет, занятие весьма трудоёмкое.

 

[Vitaly_K 0]

On 12/7/2019 at 5:37 AM, Chenakin said:

Ох уж эти 6 дБ на октаву! Кстати, в том же PDS можно до хрипоты спорить, присутствует ли или нет физическое умножение, но результат будет все время один – 20logN, где N – отношение входной частоты к частоте сравнения.

 

Всё верно, никто с этим не спорит. А если о PDS, то стоит обратить внимание на замечание в статье, приложенной к сообщению от 4 ноября, стр. 222 Форумы. Там на стр. 56 (журнальная нумерация)  Части 1 сказано, цитирую:

«Однако тезис об отсутствии умножения помех в петле ФАПЧ нуждается в дополнительном пояснении. Это практически верно, когда тактовые частоты примерно равны. Если же частота сигнала существенно превосходит опорную частоту, то, естественно, возникает умножение в F_c/F_r раз. Из этого следует практическая рекомендация поддерживать примерное равенство тактовых частот, а синтезируемую частоту сигнала повышать за счёт повышения опорной частоты. В случае, когда возможности повышения тактовых частот исчерпаны, например, из-за технологических ограничений в фазорасщепителях, тогда для повышения частоты сигнала на выходе ФАПЧ следует включать в петлю прескалер с неизбежным при этом умножением в петле, равным коэффициенту деления прескалера».

То есть никакого чуда здесь нет, всё следует из идеи расщепления фаз. Вот только бы ещё определиться с вопросом есть ли выигрыш по шумам из-за некогерентного сложения шумов с выходов парциальных детекторов. Никто пока ничего определённого об этом не сказал. Даже Алексей (rloc), наиболее активный участник обсуждения, и мнение которого весьма уважаю, уклонился от прямого ответа. Правда, он привёл интересные результаты от ADI с выигрышем 6 дБ, в точности по теории 10 lg N, при суммировании N=4 ФАПЧ-ей (их выходов). Вот и напрашивается аналогия с PDS, который можно представить также как N ФАПЧ-ей, у каждой из которых отдельный парциальный детектор. Только они суммируются не по выходам, а раньше, на управляющем входе единственного ГУН (а какая разница?). Много проще, а эффект, казалось бы, должен быть точно таким же.

 

Изменено 8 декабря, 2019 пользователем Vitaly_K