[GreyPlus 0]

Привет всем!

Присутствуют ли на форуме аналоговые дизайнеры ИС?

 

Столкнулся с проблемой, есть вопросы.

Конретно - есть кварцевый генератор, в нем контур регулировки амплитуды.

Как просимулировать стабильность этого контура?

 

Простой transient - анализ для всех сочетаний параметров займет наверное месяц...

Нужно как-то по другому, на основе small-signal AC, но как использовать его для

симуляции этого контура, который по сути своей нелинейный - пока неясно.

 

Может, сталкивался кто с подобным?

[soshnev 0]

Привет всем!

Присутствуют ли на форуме аналоговые дизайнеры ИС?

 

Столкнулся с проблемой, есть вопросы.

Конретно - есть кварцевый генератор, в нем контур регулировки амплитуды.

Как просимулировать стабильность этого контура?

 

Простой transient - анализ для всех сочетаний параметров займет наверное месяц...

Нужно как-то по другому, на основе small-signal AC, но как использовать его для

симуляции этого контура, который по сути своей нелинейный - пока неясно.

 

Может, сталкивался кто с подобным?

Дополнительные уточнения (не судите строго - возможно для общего образования):

-- что подразумевается под термином "стабильность" (как это оценивается здесь)?

-- на чём проводим transient анализ?

-- какова точность шага вычислений (пробовали ли её уменьшить, каково влияние...)?

-- пробовали менять схему измерений - например размножить схему по параметру

и запустить на счёт (несколько схем сразу) (процессор "вытянет"?).

[GreyPlus 0]

Дополнительные уточнения (не судите строго - возможно для общего образования):

-- что подразумевается под термином "стабильность" (как это оценивается здесь)?

-- на чём проводим transient анализ?

-- какова точность шага вычислений (пробовали ли её уменьшить, каково влияние...)?

-- пробовали менять схему измерений - например размножить схему по параметру

и запустить на счёт (несколько схем сразу) (процессор "вытянет"?).

 

- Регулятор амплитуды - это отдельный контур с обратной связью. В контуре имеется Low-Pass Filter, с постоянной времени порядка нескольких тысяч периодов основной частоты. Больше амплитуда -

постепенно понижается рабочий ток ядра генератора, соответственно амплитуда тоже снижается.

Понятно, что такая система может быть стабильна, а может и войти в колебания - при

этом выходной сигнал будет иметь амплитудную модуляцию. Когда контур стабилен - он плавно

развивает устойчивую амплитуду колебаний, если нет - имеем либо затухающую, либо

незатухающую ампл. модуляцию на выходе.

 

- Платформа Cadence, симулятор spectre.

 

- Шаг не влияет практически.. Тут принципиальный вопрос - как это вообще симулировать, кроме transient?

 

- Такой подход, конечно же, будет работать. Машина тоже справится, не вопрос. Дело в другом - результаты

transient-анализа не позволяют достоверно судить, насколько близко схема находится к области возбуждения. Для случая стандартного операционника все ясно и четко - делаем малосигнальный АС-анализ - видим запас по фазе, и запас по амплитуде. Эти результаты скажут почти стопроцентно - будет усилитель работать или нет. Как быть в моем случае - все еще ломаю голову...

Схема амплитудного детектора совершенно нелинейная, первые симуляции в transient режиме показывают затухающие колебания амплитуды. КАК?! симулировать это в АС-режиме... Я в непонятках.. Изучаю Гугл - похоже проблема совершенно нетривиальная, люди много трудов написали нп эту тему...

[Stanislav 0]

- Регулятор амплитуды - это отдельный контур с обратной связью. В контуре имеется Low-Pass Filter, с постоянной времени порядка нескольких тысяч периодов основной частоты. Больше амплитуда -

постепенно понижается рабочий ток ядра генератора, соответственно амплитуда тоже снижается.

Понятно, что такая система может быть стабильна, а может и войти в колебания - при

этом выходной сигнал будет иметь амплитудную модуляцию. Когда контур стабилен - он плавно

развивает устойчивую амплитуду колебаний, если нет - имеем либо затухающую, либо

незатухающую ампл. модуляцию на выходе.

А что представляет собой "Low-Pass Filter"?

Дело в том, что кварц сам по себе является интегратором (или, более точно, LPF 1-го порядка) амплитуды с тау порядка 10 000 - 1 000 000 периодов, в зависимости от его активной нагрузки и собственной добротности. При включении в контур ОС фильтра в виде простой RC-цепочки переходные колебания будут присутствовать неизбежно. Может быть, и незатухающие. Для борьбы с этим эффектом часто используют пропорционально-интегрирующие фильтры НЧ.

На мой взгляд, сначала нужно измерить временнЫе параметры системы ядро генератора-кварц, затем выяснить амплитудную характеристику детектора, ну а далее уже симулять.

Возможно, Вам поможет Матлаб. Там есть тулбоксы, посвящённые синтезу систем управления, в т.ч., и нелинейных. Потому, как Ваша задача - почти классическая.

ЗЫ. Вообще говоря, часто бывает достаточно добиться устойчивости на предполагаемом рабочем участке характеристики детектора (который соответствует расчётному диапазону амплитуд), вместо того, чтобы добиваться устойчивости во всём её диапазоне. При этом её можно линеаризовать. Неустойчивость (формальная) на других участках чаще всего является несущественной. Когда система "доберётся" до нужного участка, всё станет хорошо. :)

[GreyPlus 0]

А что представляет собой "Low-Pass Filter"?

Дело в том, что кварц сам по себе является интегратором (или, более точно, LPF 1-го порядка) амплитуды с тау порядка 10 000 - 1 000 000 периодов, в зависимости от его активной нагрузки и собственной добротности. При включении в контур ОС фильтра в виде простой RC-цепочки переходные колебания будут присутствовать неизбежно. Может быть, и незатухающие. Для борьбы с этим эффектом часто используют пропорционально-интегрирующие фильтры НЧ.

На мой взгляд, сначала нужно измерить временнЫе параметры системы ядро генератора-кварц, затем выяснить амплитудную характеристику детектора, ну а далее уже симулять.

Возможно, Вам поможет Матлаб. Там есть тулбоксы, посвящённые синтезу систем управления, в т.ч., и нелинейных. Потому, как Ваша задача - почти классическая.

ЗЫ. Вообще говоря, часто бывает достаточно добиться устойчивости на предполагаемом рабочем участке характеристики детектора (который соответствует расчётному диапазону амплитуд), вместо того, чтобы добиваться устойчивости во всём её диапазоне. При этом её можно линеаризовать. Неустойчивость (формальная) на других участках чаще всего является несущественной. Когда система "доберётся" до нужного участка, всё станет хорошо. :)

 

Сигнал с одного из выводов кварца через емкостную связь подается на вход "выпрямителя".

"Выпрямитель" - обычный каскад с общим истоком, смещен по пост. току в активный режим, сигнал через емкость идет на затвор.

Выход "выпрямителя" фильтруется с большой постоянной времени и управляет током генератора.

Ток максимальный при нулевой амплитуде.

 

Насчет симуляции ядра вместе с кварцем - с этим проблем никаких нет, схему можно считать линейной, и она обсчитывается по АС-анализу за несколько секунд, для любого выбранного значения тока. НО! - результат лишь говорит о том, будут ли колебания поддерживаться,

т.е. выполняется ли условие для генерации. Амплитуду таким способом не посчитать.

 

Насчет ампл. характеристики детектора - сейчас как раз выясняю, спасибо за совет. Для этого запускаю transient симуляции, благо один детектор, без генератора (т.е. когда ОС по амплитуде разорвана) рассчитывается довольно быстро.

 

В Матлаб тоже загляну, как будет время.

[Stanislav 0]

Сигнал с одного из выводов кварца через емкостную связь подается на вход "выпрямителя".

"Выпрямитель" - обычный каскад с общим истоком, смещен по пост. току в активный режим, сигнал через емкость идет на затвор.

Выход "выпрямителя" фильтруется с большой постоянной времени и управляет током генератора.

Ток максимальный при нулевой амплитуде.

Не, так не пойдёт. Схему давайте... Полностью. Тогда покумекаем...:)

[Alex_IC 0]

Привет всем!

Присутствуют ли на форуме аналоговые дизайнеры ИС?

 

Столкнулся с проблемой, есть вопросы.

Конретно - есть кварцевый генератор, в нем контур регулировки амплитуды.

Как просимулировать стабильность этого контура?

 

Простой transient - анализ для всех сочетаний параметров займет наверное месяц...

Нужно как-то по другому, на основе small-signal AC, но как использовать его для

симуляции этого контура, который по сути своей нелинейный - пока неясно.

 

Может, сталкивался кто с подобным?

 

Попробуйте заменить схему кварцевого генератора поведенческой моделью (упрощенной). Такая замена должна значительно ускорить процесс моделирования. На практике такой прием применяется, например, при моделировании ФАПЧ.

[GreyPlus 0]

Попробуйте заменить схему кварцевого генератора поведенческой моделью (упрощенной). Такая замена должна значительно ускорить процесс моделирования. На практике такой прием применяется, например, при моделировании ФАПЧ.

 

Пока все еще мучаюсь, в свободное от остальных дел время. Время пока еще не поджимает, но скоро начнет. :-) Собственно, сам кварцевый генератор даже не нужно ничем заменять - он вроде бы на основной частоте линеен во всем диапазоне амплитуд, след-но анализ по переменному току очень достоверен; если скажет, что генерация будет - так она и будет, это уже подтверждено практикой.

Проблема только с регулятором амплитуды - как доказать на основе симуляции, что он будет работать без колебаний. Делаю временнУю симуляцию - все видно, как амплитуда устанавливается и т.д. Но проблема в том, что временнАя симуляция занимает несколько часов. Чтобы проверить все случаи - нужно очень много таких симуляций сделать, и то без гарантии.

 

Я смог без проблем получить отклик детектора амплитуды на саму амплитуду - без транзиент - симуляции не обойтись, конечно. В итоге получаем зависимость тока смещения ядра генератора в зависимости от амплитуды. Но -это в установившемся режиме. А как вычислить, будет ли оно устанавливаться вообще? При некоторых параметрах, получаю в transient незатухающие колебания амплитуды на выходе.

 

2 Stanislav - схему послать пока не могу, есть фильтр на посылку картинок и вообще бинарных файлов.

[Skif_Bear 0]

Возможно в этом случае может помочь Steady-State анализ (PPS , PAC) из SprectreRF. Собственно он и нужен для расчета такого класса схем.

Сам занимался проэктированием подобного генератора, правда на тот момент Steady-State не использовал.

"- Шаг не влияет практически.." - Не согласен. Всё завсит от добротности модели кварцевого резонатора. Для генератора на 13.56Мгц и добротности 20т приходилось ставить maxstep = 100ps - иначе ядро просто не запуститься.

А вообще стабильность действительно будет зависеть в основном от параметров детектора при условии достаточной Gm ядра. Амплитудная модуляция убирается просто большей фильтрацией. Польное затухание легко исключить добавкой постоянного источника тока предельно малого занчения.

Кстати, ни кто не мешает получить заасы по фазе для системы регулировки если отсоеденить детектор от генератора и поствивив источник провести AC.

Какого время установления цепи регулировки тока и на какую частоту генератор ? У меня один transient расчет занимал около 20 минут.