[khach 33]

тау, вы большой специалист в теории устойчивости. Посоветуйте, как должен выглядить источник тока для питания ЖИГа в режиме свободных колебаний? Дело в том, что если подключаю обмотку ЖИГа к источнику в режиме стабилизатора тока, любому, хоть китайский лабраторный, хоть Keithley 2400, спектральная линия ЖИГа хаотически скачет туда сюда на 2-5 ширины линии. Когда тот же источник подключаю в режиме стабилизации напряжения ( на внутреннем омическом сопротивлении обмотки) то линия свободной генерации стабильная и узкая, хотя конечно монотонно плывет по частоте от прогрева обмотки. Т.е источники тока при работе на индуктивную нагрузку шумят, хотя этот шум и трудно измерить ( он порядка 5-6 десятичного знака от номинального тока) а режиме стабилизации напряжения шум намного меньше.

Как можно изменить схему стабилизатора тока, чтобы уйти от этого эффекта? Индуктивности обмоток ЖИГов буду разные- от десятков миллигенри до нескольких генри.

[тау 23]

16 часов назад, khach сказал:

как должен выглядить источник тока для питания ЖИГа в режиме свободных колебаний?

Хороший вопрос. А  Вы уже попробовали впараллель обмотке поставить приличной ёмкости конденсатор с утечками не хуже 10^-5 от рабочего тока обмотки?   в тех временах, где обмотка нуждается в низком внешнем импедансе сработает емкость (100500? мкф), а на больщИх временах (бОльших чем 10*С*Rобм) с прогревом обмотки , емкость не сильно должна помешать при питании источником тока. 

Магнитный экран вокруг ЖИГа пробовали поставить ? первопричина видимо в том, что  в режиме источника тока внешняя низкочастотная магнитная помеха пролезает в сферу, причем закороченная по АС обмотка этому мешает, что Вы и наблюдали. 

В общем случае должны вырисовываться некоторые т.т. например: выше частоты F2 выходной импеданс источника питания не должен быть более Z2  , а ниже частоты F1 выходной импеданс не должен быть менее Z1. Исходя из этих т.т. можно дальше думать, как это реализовать (или нельзя). Желательно раздвинуть F1 и F2  настолько , насколько позволяют остальные требования к источнику. 

[seven7 2]

18 hours ago, khach said:

Как можно изменить схему стабилизатора тока, чтобы уйти от этого эффекта? Индуктивности обмоток ЖИГов буду разные- от десятков миллигенри до нескольких генри.

Собрал я как-то стенд для измерения PSRR линейных стабилизаторов на дискретных элементах для проверки соответствия моделирования. Для сравнения приобрел пару отечественных линейных стабилизаторов из того, что было в наличие в Чип Дипе. Сейчас даже и не помню производителя. Купленные образцы стабильно не работали на современной керамической емкости 10 мкф (малое возбуждение). Пробовал подобрать емкость, но ничего путного не получил. Для сравнения взял импортные линейные стабилизаторы и провел измерение.
Для источника напряжения большая емкость в нагрузке может сказаться на стабильности. Для источника тока соответственно индуктивность в нагрузке. Иногда рекомендуют добавлять резистор для увеличения ESR емкости для стабильности источника напряжения.
https://www.ti.com/lit/an/slva115a/slva115a.pdf?ts=1699110725126
Для источника тока это соответственно резистор в параллель. Тут есть проблема, что это добавляет ток покоя, что делает это решение не рациональным.
За годы радиолюбительства после института мой математический аппарат стал близок к нулю. Когда мне понадобилось подобрать параметры для ПИД контроллера термостатированного объекта, я промоделировал это в адс сопоставив элетрический эквивалент физическим параметрам термостатированного объекта. Напряжение - разность температур, емкость - теплоемкость, ток - тепловой поток и т.д. Там только пару уравнений составил и решил для сопоставления номиналов элементов с реальным объектом в упрощенной математичесой модели.
В вашем случае задача проще. Вы можете измерить номиналы.
Я бы решал поставленную задачу так:
1) Измерил параметры нагрузки L, R.
2) Применил бы эквивалент (в том числе разные L) при моделировании собственного драйвера тока. Помимо стабильности вы еще сможете оценить полосу управления (AC анализ), что важно, чтоб понять получится ли что нибудь путное.
3) Если время позволяло, то попробовал бы создать полную модель петли ФАПЧ с полученным драйвером.

[khach 33]

Магнитный экран точно не нужен- сначала это подозревали, но линия не реагирует на поднесение редкоземельного магнита, а там поля точно намного больше наводок магнитного поля от сети. И линия ЖИГа колеблется несинхронно с сетью- включали у анализатора спектра синхронизацию развертки с сетью.

Вот для примера схема драйвера ЖИГ от аналогового свип-генератора Wiltron 66xx. Он неплохо держит линию в режиме ZERO SPAN. Wiltron пюбил почему то эту странную топологию с перевернутым питанием. Но больше интересую цепи коррекции, которые реле замыкает в режиме zero span, Пока не могу понять принципа их рассчета.

ЗЫ. Если кому схема не читается- датчик тока обратной связи резистор R18 сверху около TP3, а куча  ключей на схеме и второй транзистор у регулятора- схема отключения диапазонных ЖИГов, в этом генераторе их 3-4 штуки могло быть.

 

 

[seven7 2]

У вас есть готовая схема, промоделируйте :) Не обязательно, конкретно эти модели ОУ, транзисторов и т.д., а близких по параметрам.
Я в ЖИГами дело не имел. По схеме, как я вижу:

1) C8, R20 уменьшают полосу ОУ. Особенно не важно
2) По диоду CR1. Обычно диод в обратной связи ОУ это логарифмический усилитель. Возможно нужен для более линейному управлению, когда нет обратной связи (K1 разомкнут).
3) Функция CR3 не понятна. По схеме он выделен. Возможно, где то ест примечание (1 в треугольнике). Вообще там могут быть разные переходные процессы при замыкании/размыкании К1 и диод их контролирует.
4) Петлевой фильтр С9, R24, R10. Чем более большая индуктивность (инертна система) заужать полосу. Обратная связь С9, R24 берется ближе к исполнительному элементу для линейности по ошибке.
5) R27, С13 быстродействие увеличивают в режиме стабилизации тока.
6) Левую часть упростил условно до Vset, Rset. Задают рабочую точку.
7) Схема управления с разными включениями транзисторами в том числе с положительным питанием возможна. Для термостатирования могу использовать МОСФЕТ или биполярные. Но подозреваю, выбрана такая схема, чтоб общая линейность была по управлению без включенной обратной связи (K1 разомкнут).

[khach 33]

У гигатроникса удалось найти эту же схему с упрощением, без локальной ОС по первому транзистору. Только так называемый AC feedback, т.е отдельная петля регулирования, которая используется только на постоянной частоте ЖИГа. Ну и немножко обьяснений от них же, к сожалению не OCR.

[тау 23]

В 05.11.2023 в 12:26, khach сказал:

Но больше интересую цепи коррекции, которые реле замыкает в режиме zero span, Пока не могу понять принципа их рассчета.

когда К1 разомкнуто , петлевое усиление определяется 2-мя факторами. На более низких частотах преимущество у петли через интегратор на ОУ U2.  Эта петля по току обмотки делает высокое выходное сопротивление мощного каскада, и чем ниже частота тем оно выше.  Вторая петля на связях между Q2 и А4Q2 вступает в действие начиная с некоторых частот и выше. Она понижает выходной импеданс перед обмоткой. Этому же способствуют и локальные емкости б-к у  А4Q2.  

При включении К1 на вход интегратора U2 кроме сигнала с датчика тока поступает ООС по напряжению с обмотки. Происходит расширение свойств низкого выходного импеданса в сторону более низких частот, по задумке авторов в пределе до порядка 4-5 Гц (С9, R24) или около того. Точное значение "качественного перехода" из низкого в высокий импеданс может даже не зависеть от C9 и определяться другими компонентами ( передача интегратора , индуктивность обмотки). То есть, описанный Вами эффект, проявляющийся на свободных колебаниях, в приведенной схеме может парироваться именно снижением выходного импеданса усилителя в низкочастотной области стабилизации тока. 

Это навскидку чисто что видит глаз.  Можно при желании воткнуть этот кусок схемы в какой-нить спайс и посмотреть графики. Но отсутствие номиналов некоторых элементов могут привести к результатам далеким от того, что на самом деле.

[vervs 24]

В 05.11.2023 в 14:26, khach сказал:

Но больше интересую цепи коррекции

Можно посмотреть в книгах по источникам питания, правда этот вопрос в большинстве рассматривается вскользь на паре страничек. Для источников тока еще меньше, но корректирующие цепи однотипны, осмелюсь предположить, т.к. дела с ЖИГ не имел, в данном случае своя специфика и вопрос не только в быстродействии и устойчивости, но и минимизации шума. В книге Букреев С.С. Силовые электронные устройства. Введение в автоматизированное проектирование, начиная с главы 3., приведены цепи коррекции с примерами расчета. Возможно в приведенных схемах номиналы цепей коррекции "не особо" рассчитывали, а  подбирали на макете, хотя теперь с моделированием попроще и оптимизировать в симуляторе

[Boriskae 1]

On 11/4/2023 at 5:37 PM, khach said:

тау, вы большой специалист в теории устойчивости. Посоветуйте, как должен выглядить источник тока для питания ЖИГа в режиме свободных колебаний? Дело в том, что если подключаю обмотку ЖИГа к источнику в режиме стабилизатора тока, любому, хоть китайский лабраторный, хоть Keithley 2400, спектральная линия ЖИГа хаотически скачет туда сюда на 2-5 ширины линии. Когда тот же источник подключаю в режиме стабилизации напряжения ( на внутреннем омическом сопротивлении обмотки) то линия свободной генерации стабильная и узкая, хотя конечно монотонно плывет по частоте от прогрева обмотки. Т.е источники тока при работе на индуктивную нагрузку шумят, хотя этот шум и трудно измерить ( он порядка 5-6 десятичного знака от номинального тока) а режиме стабилизации напряжения шум намного меньше.

Как можно изменить схему стабилизатора тока, чтобы уйти от этого эффекта? Индуктивности обмоток ЖИГов буду разные- от десятков миллигенри до нескольких генри.

А если попробовать в качестве источника тока использовать источник напряжения с резистором? Но напряжение и сопротивление подобрать таким образом, чтобы падение напряжения на резисторе было значительно больше, чем максимальное падение напряжения на ЖИГе. 

[khach 33]

3 часа назад, Boriskae сказал:

А если попробовать в качестве источника тока использовать источник напряжения с резистором?

И куда потом девать 50-100 ватт мощи с резистора? Да и греться резистор будет, ТКС уйдет, частота убежит. Всегда ЖИГи током питали, другое дело что в современных схемах с ФАПЧ этот нестабильность на точке, что выше описана, петлей ФАПЧ давится и нет никакой необходимости переусложнять драйвер. Для фильтров тоже этой проблемы нет, т.к ширина полосы фильтра намного больше чем нестабильность в частотной области.

Проблема вылезла только из желания измерить ФШ в режиме свободной генерации.

Ворпос- в старом советском С4-60 как эту проблему решали? По схемам там понять сложно.

 

[тау 23]

50 минут назад, khach сказал:

Ворпос- в старом советском С4-60 как эту проблему решали? По схемам там понять сложно.

Э3 схему пока не видел.  Структурно по гетеродину нашлась картинка .  По ней просто шунтируют обмотку ёмкостью Сш

[тау 23]

В 05.11.2023 в 12:26, khach сказал:

Но больше интересую цепи коррекции, которые реле замыкает в режиме zero span,

вот без цепей доп коррекции

а вот импедансы с цепями доп коррекции

[тау 23]

А это когда есть под руками хороший отформованный электролит 4700 мкф с малыми утечками и лень паять. Тогда от лабораторного источника тока должно получиться тоже, что и выше.

[khach 33]

Спасибо за модели,  я тоже сначала пробовал моделировать, но не мог найти целевую функцию, к чему стремиться надо. Попытки моделировать уровни шума тоже не давали результата. Пока не нашел объяснение "на пальцах" в сервисмануале Гигатроникса про две петли ОС- по постоянке и по переменке по падению напряжения на индуктивности.

Сейчас потихоньку ваяю стенд лабораторный. Интересно, имеет ли смысл к нему приспособить китайский амперопоказометр 5- разрядный типа такого

https://aliexpress.ru/item/32890523672.html

С большим конденсатором тоже попробую, интересно что получится.

Тут еще задача появилась придумать стробоскопический смеситель для ЖИГов на 12-26 ГГц в связи с недоступностью прескалеров. Назад в будущее. Какой ДНЗ диод и топологию строб-смесителя может кто посоветует? А то первые эксперименты позволили получить работающую петлю где то до 15-16 ГГц а потом смеситель уже не тянет, в основном из за того что уровни гармоник ДНЗ малые.