[Vitaly_K 0]

Вариант rloc с ПЛИС и ЦАП позволяет практически гарантированно получить

хороший результат по фазовым шумам и спурам, при этом сохраняется возможность перестройки частот в очень широком диапазоне с шагом до 0.01Гц. Если чего-то и придётся подправлять - то только в HDL коде DDS'a. При том что современные ЦАПы позволяют синтезить частоты по выходу до 3.5ГГц.

Конечно при рандомизации фазы спуры размазываются по спектру - но мощность шумов увеличивается незначительно, плюс ещё есть алгоритм коррекции рядом Тейлора - тут даже размазывать ничего не надо.

 

Как вы говорите ваш вариант "исключает умножение в кольце", то если взять опорный генератор Морион на 10МГц с фазовыми шумами -160дБ/Гц при отстройке 10кГц и перенести его вашим синтезатором на 10ГГц, то какие будут фазовые шумы на выходе? Те же -160дБ/Гц на 10кГц? Если всё так хорошо - то ваш синтезатор с руками оторвут и за ним уже должна выстроится очередь из военных. Если нет, то как уже вам говорили надо провести сравнение с конкурирующими вариантами:

1) ПЛИС(DDS) -> ЦАП

2) DDS -> полосовой фильтр-> опора однокольцевой integer-N ФАПЧ

Спасибо, что подключились к теме.

Не собираюсь возражать, что вариант rloc с ПЛИС и ЦАП – это хорошо. Верю.

Что касается умножения в петле, то, конечно же, шумы опорного генератора в любом случае умножаются как бы синтезатор не был построен. Зависимость 20lgN – это закон, так сказать, прямого действия. Речь о помехах дробности, на выходе фазового детектора. Из-за наличия делителя частоты в петле, который необходим, чтобы привести частоты к равенству на входах ФД, эти помехи умножаются в коэффициент деления раз. В предлагаемом варианте нет деления частоты в петле, сравнение фаз производится на неравных частотах, из-за чего опорная частота может быть выбрана на столько высокой, на сколько позволяет интегральная технология. Из-за этого и получается выигрыш по спурам и быстродействию. А идею программной борьбы со спурами можно, наверное, применить и здесь, и ещё дополнительно улучшить характеристики. Но это уже другая тема.

 

[VCO 0]

Что касается умножения в петле, то, конечно же, шумы опорного генератора в любом случае умножаются как бы синтезатор не был построен. Зависимость 20lgN – это закон, так сказать, прямого действия.

А вот с этим я, пожалуй не соглашусь, Вы уж извините! DDS - это по своей сути дробный делитель частоты, у которого опорная частота выше как минимум в 2.5 раза, чем частота выходного сигнала. А вот пути получения этой опоры могут быть разные: мы можем получить её из опоры с меньшей частотой с помощью умножения (для AD9912 проще всего умножить ГК218-ТС 500МГц), а можем и поделить опору на лейкосапфире, термостатированную с помощью ФАПЧ от OCXO. В первом случае имеем 20logN прямого действия, а во втором случае имеем 20logN обратного действия. Правда, справедливости ради, надо отметить, что второй вариант применим в очень узких областях, в отличии от первого, более неприхотливого. Но это уже совсем другая история..

[Vitaly_K 0]

А вот с этим я, пожалуй не соглашусь, Вы уж извините! DDS - это по своей сути дробный делитель частоты, у которого опорная частота выше как минимум в 2.5 раза, чем частота выходного сигнала. А вот пути получения этой опоры могут быть разные: мы можем получить её из опоры с меньшей частотой с помощью умножения (для AD9912 проще всего умножить ГК218-ТС 500МГц), а можем и поделить опору на лейкосапфире, термостатированную с помощью ФАПЧ от OCXO. В первом случае имеем 20logN прямого действия, а во втором случае имеем 20logN обратного действия. Правда, справедливости ради, надо отметить, что второй вариант применим в очень узких областях, в отличии от первого, более неприхотливого. Но это уже совсем другая история..

Очень интересно. Нельзя ли подробнее? Если Вы имеете в виду, что при делении шумы уменьшаются на 20lgN, то это понятно. Но, похоже, Вы считаете, что каким-то образом можно получить дополнительное улучшение при делении. Не за счёт ли фильтрации? Если так, то это и в самом деле другая история.

[VCO 0]

Очень интересно. Нельзя ли подробнее? Если Вы имеете в виду, что при делении шумы уменьшаются на 20lgN, то это понятно. Но, похоже, Вы считаете, что каким-то образом можно получить дополнительное улучшение при делении. Не за счёт ли фильтрации? Если так, то это и в самом деле другая история.

Нет, я так полагаю, что на практике такого улучшения не получится, так как делители и ЦАП тоже шумят и они ограничат возможности такого метода, но получить достаточно высококачественную опору 1-2ГГц для DDS с шумами порядка -160 дБн/Гц на смещении 1кГц вполне реально. Но мне, например, такое решение не подходит, лейкосапфировые опоры, говорят, капризная вещь, хотя и крутая. А вот для науки и космоса - самое то! Тут в параллельной ветке как раз тема про OCXO как раз на лейкосапфиры переключилась.

[Dr.Drew 4]

:bb-offtopic:

Делить лейкосапфир для ДДС - не в коня овёс. Хватает и 100 МГц умножить. Ибо ДДС - штука шумная и дело не в капризности.

[Vitaly_K 0]

Нет, я так полагаю, что на практике мы такого улучшения не получится, так как делители и ЦАП тоже шумят и они ограничат возможности такого метода, но получить достаточно высококачественную опору 1-2ГГц для DDS с шумами порядка -160 дБн/Гц на смещении 1кГц вполне реально. Но мне, например, такое решение не подходит, лейкосапфировые опоры, говорят, капризная вещь, хотя и крутая. А вот для науки и космоса - самое то! Тут в параллельной ветке как раз тема про OCXO как раз на лейкосапфиры переключилась.

Опять-таки непонятно. То, что все элементы шумят, - само собой разумеется. Давайте конкретно о шумах опоры. Утверждаете ли Вы, что возможны такие случаи, когда после деления частоты ОПОРЫ можно уменьшить шум этой ОПОРЫ более чем на 20lgN? Естественно, не за счёт фильтрации.

 

[VladimirB 1]

:bb-offtopic:

Делить лейкосапфир для ДДС - не в коня овёс. Хватает и 100 МГц умножить. Ибо ДДС - штука шумная и дело не в капризности.

Шумы ДДСа - в пределе это только шумы и спуры ЦАПа, которые в совсем дальней зоне можно пофильтровать, а в ближней зоне определяются качеством опоры и разрядностью ЦАПа.

 

Синус же можно вычислять в цифре со сколь угодно большой точностью по фазе и амплитуде - хоть FPU с плавучкой поставить можно.

 

 

[rloc 43]

В предлагаемом варианте нет деления частоты в петле, сравнение фаз производится на неравных частотах, из-за чего опорная частота может быть выбрана на столько высокой, на сколько позволяет интегральная технология. Из-за этого и получается выигрыш по спурам и быстродействию.

Этот момент не совсем понятен, частоты может и неравные, но частота работы отдельно взятого триггера ФД определяется частотой прихода импульса на вход S. Чтобы уменьшить суммарный шум ФД, состоящего из К триггеров, необходимо, чтобы полезные парциальные составляющие сигнала ошибки складывались когерентно (т.е. пропорционально K), а шумовые парциальные составляющие - случайно (т.е. пропорционально квадратному корню из K), что без моделирования не так тривиально.

Очень хорошим заключением второй части статьи могло бы быть подтверждение факта отсутствия деления в петле (за вычетом шумов из-за вынужденного деления в макете частоты ГУНа на 2 и 8/9).

[Dr.Drew 4]

Что-то я не понял. Сначала в пределе шумы ЦАП, а потом почему-то опора вылазит. И что это за предел? На примере 9912, фазовый шум 1 ГГц ниже минус 153 в остатке уже не виден. А на ближних отстройках от 1 до 10 кГц, вообще сильно ЦАП шумит. Любой интегральный ДДС, какой не возьми, сейчас на выходе шумит сильнее, чем приведённая к выходу качественная опора. Вопрос рассыпных ДДС остаётся открытым, ибо rloc на все предложения показать ФШ своего агрегата, отвечал, что нету нормальной тактухи. Может, мне удастся по своим каналам пробить эксперимент. Тогда можно будет более предметно поговорить. А так, множить 100 МГц и вперёд, на винные склады. Ещё и за...ть (прошу прощения) умудряются.

 

Юбилейное, трёхсотое...

 

Vitaly K, тут речь о том, что при умножении 100 МГц шум гармоники растёт по известному закону. Если использовать более высокочастотную опору - генератор работающий на 10 ГГц, например, лейкосапфировый, то шум субгармоники будет падать тоже по известному закону (без учёта дополнительных шумов делителей) и при одинаковой выходной частоте в обоих случаях, второй генератор выиграет. А то, что 20lgN, с этим никто не спорит.

Изменено 31 января, 2011 пользователем Dr.Drew

[Chenakin 12]

Vitaly K, тут речь о том, что при умножении 100 МГц шум гармоники растёт по известному закону. Если использовать более высокочастотную опору - генератор работающий на 10 ГГц, например, лейкосапфировый, то шум субгармоники будет падать тоже по известному закону (без учёта дополнительных шумов делителей) и при одинаковой выходной частоте в обоих случаях, второй генератор выиграет. А то, что 20lgN, с этим никто не спорит.

Вы имеете ввиду, DDS выиграет у PDS? Это совсем не обязательно. Если предположить, что два решения абсолютно идеальны в плане добавления шумов, то и результат будет одинаковым и определяться шумами опоры. Другой вопрос, а насколько идеальны эти два решения?

 

Виталий, я думаю, чтобы Вам успешно реализовать Вашу идею, Вам нужно аргументировано ответить на следующие вопросы:

1. Оценить (реалистично) собственные (residiul) шумы схемы, т.е. какими будут шумы при использовании идеальной опоры.

2. Провести сравнение с существующими техническими решениями (DDS, fractional-N, etc.), т.е. какой выигрыш и при каких затратах может быть получен. Извините, но если выигрыш незначительный, то стоит ли овчинка выделки?

3. Провести сравнение с возможными будущими решениями. Дело в том, что любая серьёзная компания уже имеет планы, что она принесёт через, скажем, 3 года. Т.е. Вам нужно угадать (хотя бы примерно), что у них сейчас рассматривается и показать, что Ваше решение будет лучше. Задача совсем не из простых...

4. Привести серьёзную аргументацию Вашего анализа (в идеале – действующий макет).

Всё это не просто. Так что золотые горы – они что здесь, что там могут быть весьма призрачными. Как говорится, хорошо там, где нас нет, но и туда спешить не стоит. Я думаю, что неоценимой пользой общения на форуме, будет для Вас объективная и независимая оценка и возможная помощь во всех вышеперечисленных вопросах. Не отчаивайтесь!

 

[Vitaly_K 0]

Этот момент не совсем понятен, частоты может и неравные, но частота работы отдельно взятого триггера ФД определяется частотой прихода импульса на вход S. Чтобы уменьшить суммарный шум ФД, состоящего из К триггеров, необходимо, чтобы полезные парциальные составляющие сигнала ошибки складывались когерентно (т.е. пропорционально K), а шумовые парциальные составляющие - случайно (т.е. пропорционально квадратному корню из K), что без моделирования не так тривиально.

Очень хорошим заключением второй части статьи могло бы быть подтверждение факта отсутствия деления в петле (за вычетом шумов из-за вынужденного деления в макете частоты ГУНа на 2 и 8/9).

Относительно когерентности суммирования парциальных сигналов. Вы уж, пожалуйста, посмотрите сами на рисунок от 27 янв., 12:22 и решите, как они там суммируются. Отсутствие деления частоты в петле показано на Fig.2 первой статьи. Согласен, что шумы большие, далеко до опорного генератора. Потому и нужна заказная интегральная схема, на ПЛИС ничего хорошего не получить. Подробно об этом в разделе Noise and Spurious Issues второй статьи.

 

[rloc 43]

Согласен, что шумы большие, далеко до опорного генератора. Потому и нужна заказная интегральная схема, на ПЛИС ничего хорошего не получить.

Согласитесь, что если привести на одном графике вклад каждой части схемы (желательно измеренный) в общий уровень шума, легче будет доказать производителю чипов необходимость интегрального исполнения.

Экспериментируя несколько лет назад с R-ladder преобразователями, я выносил из FPGA выходные триггеры в отдельную микросхему на PECL логике с отдельным тактированием, тщательно выравнивал по длине все линии и делал электромагнитное моделирование с целью оптимизации суммирования на резисторах.

[Dr.Drew 4]

Вы имеете ввиду, DDS выиграет у PDS? Это совсем не обязательно. Если предположить, что два решения абсолютно идеальны в плане добавления шумов, то и результат будет одинаковым и определяться шумами опоры. Другой вопрос, а насколько идеальны эти два решения?

 

Да нет же. Я говорил безотносительно DDS и PDS. Вопрос был в том, что меньше остаточных шумов даст при формировании опорной частоты для ФАПЧ или тактовой для ДДС: деление или умножение.

[VCO 0]

:bb-offtopic:

Делить лейкосапфир для ДДС - не в коня овёс. Хватает и 100 МГц умножить. Ибо ДДС - штука шумная и дело не в капризности.

Cогласен, но лишь отчасти, ибо теория работы DDS тоже не совсем согласна:

Источник тактового сигнала DDS является главным источником фазовых шумов, даже несмотря на эффект их уменьшения в процессе деления частоты в DDS. Фазовый шум выходного сигнала DDS теоретически меньше фазового шума тактового сигнала на 20log(FCLK/FOUT) дБ. На практике это улучшение ограничено шумовым порогом схем DDS.

По моим наблюдениям шумовой порог схем DDS и DAC не является константой, а уменьшается день ото дня вместе с совершенствованием технологий производства цифро-аналоговых микросхем. Этот порог также зависит от соотношения выходной и тактовой частот DDS.

Но при имеющихся сейчас качественных высокочастотных кварцевых опорах, лепить опору для DDS на лейкосапфире, действительно, нецелесообразно. Я пример привёл для идеального DDS, а в природе, как известно, нет ничего идеального. Я уверен, что математическая модель DDS покажет изумительные результаты, чего на практике никогда не покажет.

Утверждаете ли Вы, что возможны такие случаи, когда после деления частоты ОПОРЫ можно уменьшить шум этой ОПОРЫ более чем на 20lgN? Естественно, не за счёт фильтрации.

Разумеется, но не больше 20lgN (где я утверждал, что больше 20lgN, не помню? :laughing: )! Просто лейкосапфировая опора настолько близка к идеальной, что после деления вы этого не увидите, а вот если взять, например, “заФАПЧёванный” от OCXO PMYTO, скажем, на 8 ГГц – то увидете во всей красе при делении до 1 ГГц снижение его фазового шума на 18дБ.

Вопрос рассыпных ДДС остаётся открытым, ибо rloc на все предложения показать ФШ своего агрегата, отвечал, что нету нормальной тактухи. Может, мне удастся по своим каналам пробить эксперимент.

Этот вопрос упирается не столько в эффективность рассыпного решения, сколько в возможность совершенствования алгоритма прямого цифрового синтеза, который в интегральных решениях, типа AD9912, недоступен.

Юбилейное, трёхсотое...

Поздравляю! При таком весомом участии такой скромный результат является несомненным показателем высочайшего профессионализма (без преувеличения). :a14:

[Vitaly_K 0]

Виталий, я думаю, чтобы Вам успешно реализовать Вашу идею, Вам нужно аргументировано ответить на следующие вопросы:

1. Оценить (реалистично) собственные (residiul) шумы схемы, т.е. какими будут шумы при использовании идеальной опоры.

2. Провести сравнение с существующими техническими решениями (DDS, fractional-N, etc.), т.е. какой выигрыш и при каких затратах может быть получен. Извините, но если выигрыш незначительный, то стоит ли овчинка выделки?

3. Провести сравнение с возможными будущими решениями. Дело в том, что любая серьёзная компания уже имеет планы, что она принесёт через, скажем, 3 года. Т.е. Вам нужно угадать (хотя бы примерно), что у них сейчас рассматривается и показать, что Ваше решение будет лучше. Задача совсем не из простых...

4. Привести серьёзную аргументацию Вашего анализа (в идеале – действующий макет).

Всё это не просто. Так что золотые горы – они что здесь, что там могут быть весьма призрачными. Как говорится, хорошо там, где нас нет, но и туда спешить не стоит. Я думаю, что неоценимой пользой общения на форуме, будет для Вас объективная и независимая оценка и возможная помощь во всех вышеперечисленных вопросах. Не отчаивайтесь!

Спасибо, Александр, за советы, с ними согласен, стараюсь им следовать, но не всё получается, «топором да долотом» много не сделаешь. Не понял о золотых горах, к чему это Вы? Участникам форума благодарен за внимание к теме, было интересно, всем спасибо.