[тау 29]

В 08.12.2019 в 14:06, Vitaly_K сказал:

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.

Нельзя такую аналогию считать 100%-ной. ПМСМ дело в том, что когда фапчи соединяются параллельно по входу ФД , тогда можно считать что их собственные шумы ФД некогерентны.  В случае PDS  только шумы парциальных фазовых детекторов можно считать некогеретными а шумы фазорасщепителя остаются при этом общими.  И , поскольку парциальные фазовые детекторы на основ RS триггеров значительно проще фазорасщепителя, из-за очень коротких цепочек логических инверторов в RS, и более длинных и сложных цепочек фазорасщепителя, то предполагаю вклад шума фазорасщепителя будет преобладающим над шумом триггеров. И , стало быть, хоть 100500  парциальных ФД-триггеров поставить, останется шум фазорасщепителя, на который количество триггеров парциальных ФД не повлияет. 
 

В 07.12.2019 в 06:37, Chenakin сказал:

…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!

Виталий подтверждает этой фразой факт, что при делении частоты палки ПСС дробного деления (Кдел=2Q/R)  уменьшаются на 6 дб на каждый дополнительный разряд образовавшегося делителя (n=LOG2(2Q/R) ), вне зависимости от шума дискретизации идеального ЦАП с ограниченным количеством разрядов данных.  Могу предположить, что имеют место два вида шума (точнее ПСС) - шум дробного делителя и шум дискретизации ЦАП после дробного делителя. Если у ЦАП  имеется  n разрядов, и  Log(2^n)  >  Log(2Q/R), то шум дискретизации ЦАП не влияет на результирующий шум, который будет чисто шумом дробного делителя. В противном случае шум дробного деления увеличивается "на величину шума дискретизации" еще и от малоразрядности ЦАПа. Это не строгая формулировка явления, а строгую сейчас нет возможности сформулировать лаконично, т.к придется занудно говорить о перераспределении энергии ПСС из более высокочастотной области в менее высокочастотную.

Отсюда могу предположить такие локальные выводы ( поправьте плиз если не лень)

1) имеется критическое количество разрядов для ЦАП, увеличение числа которых не снижает шум дробности делителя 2Q/R, поэтому вполне возможно использование ограниченного по числу разрядов ЦАП при этом дробном делении.

2) При целочисленном делении  2Q/R  количество разрядов ЦАП  вообще не влияет на шум, т.к. нет источника шума дробности, можно использовать 1- разрядный ЦАП или просто выход самого старшего разряда, делённый пополам.
 

 

В 07.12.2019 в 06:37, Chenakin сказал:

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.

выше мои краткие соображения по этому вопросу. 

Насчет преимуществ такого упрощенного DDS:  Выгода в чем?  устранение таблицы синусов?  так вроде бы она не потребляет ( не должна) если к ней нет обращения. И мне кажется что потребление даже задействованной таблицы синусов несравнимо малО по сравнению с потреблением ЦАП.  И вроде бы есть готовые микросхемы DDS, способные выдавать треугольник вместо синуса.  Нет таблицы синусов - меньше площадь кристалла , тут наверное соглашусь, может микросхема такая и дешевле получится без синусов, т.к. кремния чуток поменьше.  Но синус, даже ступеньками, мне нравится больше.

[Vitaly_K 0]

15 hours ago, тау said:

Quote

Нельзя такую аналогию считать 100%-ной. ПМСМ дело в том, что когда фапчи соединяются параллельно по входу ФД , тогда можно считать что их собственные шумы ФД некогерентны.  В случае PDS  только шумы парциальных фазовых детекторов можно считать некогеретными а шумы фазорасщепителя остаются при этом общими.  И , поскольку парциальные фазовые детекторы на основ RS триггеров значительно проще фазорасщепителя, из-за очень коротких цепочек логических инверторов в RS, и более длинных и сложных цепочек фазорасщепителя, то предполагаю вклад шума фазорасщепителя будет преобладающим над шумом триггеров. И , стало быть, хоть 100500  парциальных ФД-триггеров поставить, останется шум фазорасщепителя, на который количество триггеров парциальных ФД не повлияет. 

То есть, как я понимаю, вопрос сводится к характеру шумом на выходах фазорасщепителя. К примеру, возьмём простой его вариант (не по сложности, а по ясности его работы). Это вариант на аккумуляторах. В статье рассмотрен пример с 4-мя аккумуляторами:

Аккумуляторы блока MSBs отличаются лишь начальными условиями их работы. Если процесс накопления в первом из них начинается с ‘0’, то второй стартует с состояния ‘1’, третий - с состояния ‘2’ и четвёртый – с состояния ‘3’. Импульсы переполнения аккумуляторов поступают на входы парциальных детекторов; каждому аккумулятору соответствует свой детектор.

Разве могут быть фазовые шумы на выходах фазорасщкпителя когерентными вот в таком случае, когда они исходят из совершенно разных источников? А если они некогерентны, то и после парциальных детекторов останутся таковыми, сложившись далее по известному закону с получением положительного эффекта. Поправьте меня, пожалуйста, если я ошибаюсь.

 

Quote

Насчет преимуществ такого упрощенного DDS:  Выгода в чем?  устранение таблицы синусов?  так вроде бы она не потребляет ( не должна) если к ней нет обращения. И мне кажется что потребление даже задействованной таблицы синусов несравнимо малО по сравнению с потреблением ЦАП.  И вроде бы есть готовые микросхемы DDS, способные выдавать треугольник вместо синуса.  Нет таблицы синусов - меньше площадь кристалла , тут наверное соглашусь, может микросхема такая и дешевле получится без синусов, т.к. кремния чуток поменьше.  Но синус, даже ступеньками, мне нравится больше.

Видимо, я недостаточно чётко представляю работу LUT. Казалось бы, она в постоянном действии, к ней обращаются на каждом такте (гигагерцы!), чтобы снять её значения и передать их на ЦАП, что невозможно без значительного потребления. В чём моя ошибка?

Относительно треугольника, так это не как существенное достоинство в сравнении с классическим DDS, а всего лишь ещё одна мелочь (среди таких как меандр и пила), которая тоже возможна в упрощённом варианте. В статье это так и звучит: «…рассмотренный вариант, как и классический DDS, может использоваться для формирования сигналов и несинусоидального вида». Впрочем, в частотном синтезе все эти функции второстепенные, а главная задача – получить монохроматический, синусоидальный сигнал, а не причудливую картинку с массой посторонних спектральных компонентов.

 

[APEHDATOP 0]

Уважаемые коллеги и всё-таки у какого генератора самые маленькие фазовые шумы (к примеру опорного сигнала 100МГц на отстройке 100Гц)? Ничего лучше OCXO MV317 (От мориона из сан-хосе. Они же ведь родственники с нашим питерским морионом?) найти не получается минус 140дБн . Ну или хотя бы 10МГц с учётом 20logN. pascall, vectron и др. у всех хуже

Может быть и было обсуждение этого вопроса, но внимательно пролистать 230 стр. - занятие не из простых

[soldat_shveyk 3]

Есть тема покороче, всего 40 страниц - 

 

[тау 29]

 

В 12.12.2019 в 16:13, Vitaly_K сказал:

Видимо, я недостаточно чётко представляю работу LUT. Казалось бы, она в постоянном действии, к ней обращаются на каждом такте (гигагерцы!), чтобы снять её значения и передать их на ЦАП, что невозможно без значительного потребления. В чём моя ошибка?

AD9838
DAC powered down отключает ЦАП , потребление снижается в 11 раз с 4,6 мА до 0,4 мА

Не думаю что более высокочастотные DDS чем то принципиально отличаются в плане потребления тока таблицей синусов. Не считаю таблицу синусов частью микросхемы со "значительным потреблением".
 

В 12.12.2019 в 16:13, Vitaly_K сказал:

Разве могут быть фазовые шумы на выходах фазорасщепителя когерентными вот в таком случае, когда они исходят из совершенно разных источников? А если они некогерентны, то и после парциальных детекторов останутся таковыми, сложившись далее по известному закону с получением положительного эффекта. Поправьте меня, пожалуйста, если я ошибаюсь.

ПМСМ могут быть когерентными, если имеются общие цепи прохождения тактового сигнала, в которых рождаются когерентные шумы для всех аккумуляторов и фазовых детекторов. Сомневаюсь в том, что такие цепи у вас в железе будут отсутствовать.  Чтобы раздать Fc и Fr на большое количество аккумуляторов и т.п. элементов,  потребуется их  буферирование.

[Vitaly_K 0]

19 hours ago, тау said:

 

Quote

AD9838
DAC powered down отключает ЦАП , потребление снижается в 11 раз с 4,6 мА до 0,4 мА

Не думаю что более высокочастотные DDS чем то принципиально отличаются в плане потребления тока таблицей синусов. Не считаю таблицу синусов частью микросхемы со "значительным потреблением".

Аргумент убедительный, если таблица при этом работает. Тогда, пожалуй, откажусь от попытки публикации статьи.

Quote

ПМСМ могут быть когерентными, если имеются общие цепи прохождения тактового сигнала, в которых рождаются когерентные шумы для всех аккумуляторов и фазовых детекторов. Сомневаюсь в том, что такие цепи у вас в железе будут отсутствовать.  Чтобы раздать Fc и Fr на большое количество аккумуляторов и т.п. элементов,  потребуется их  буферирование.

Разве буферирование это проблема?

 

Изменено 14 декабря, 2019 пользователем Vitaly_K
Добавил подробности:

[тау 29]

В 14.12.2019 в 12:39, Vitaly_K сказал:

таблица при этом работает

что такое таблица синусов?

пмсм это очень простая вещь, типа дешифратора из 10-12 входных двоичных разрядов, единственный из многих активный выход которого активирует строку со значением синуса для текущего кода адреса.

В DDS имеется также аккумулятор для сложения двух длинных целых чисел каждое (32...48) разрядов. С учетом возможного сквозного переноса по всем этим разрядам схема и диаграмма работы во времени существенно сложнее и "теплее" таблицы синусов. Имхо.

 

В 14.12.2019 в 12:39, Vitaly_K сказал:

Разве буферирование это проблема?

нет, это в общем не проблема.

Но в частности, чтобы можно было говорить о том, что сложение  не когерентных  шумов 16-ти (например)  ФД дают улучшение на 12 дБ , требуется чтобы входные буфера не портили это улучшение. Т.е. входные буферные схемы должны быть малошумящими соответственно не менее чем на 12+3 дб относительно простейшего RS триггера , собранного на двух и-не.  Не могу себе представить техническое решение в виде микросхемы с супер малошумящими буферами и на 15 дб более шумными RS триггерами. Получается - раз сделали буфера малошумящие - кто мешает сделать такие же и триггеры?

[Vitaly_K 0]

16 hours ago, тау said:

Quote

 

что такое таблица синусов?

пмсм это очень простая вещь, типа дешифратора из 10-12 входных двоичных разрядов, единственный из многих активный выход которого активирует строку со значением синуса для текущего кода адреса.

В DDS имеется также аккумулятор для сложения двух длинных целых чисел каждое (32...48) разрядов. С учетом возможного сквозного переноса по всем этим разрядам схема и диаграмма работы во времени существенно сложнее и "теплее" таблицы синусов. Имхо.

 

Всё это хорошо, но вопрос о потреблении таблицы в рабочем состоянии остаётся открытым. Дело в том, что в режиме "DAC powered down", на который Вы ссылаетесь, она не нужна, и, полагаю, не работает. Используется только старший разряд DAC, то есть переполнение аккумулятора фазы.

Quote

 

нет, это в общем не проблема.

Но в частности, чтобы можно было говорить о том, что сложение  не когерентных  шумов 16-ти (например)  ФД дают улучшение на 12 дБ , требуется чтобы входные буфера не портили это улучшение. Т.е. входные буферные схемы должны быть малошумящими соответственно не менее чем на 12+3 дб относительно простейшего RS триггера , собранного на двух и-не.  Не могу себе представить техническое решение в виде микросхемы с супер малошумящими буферами и на 15 дб более шумными RS триггерами. Получается - раз сделали буфера малошумящие - кто мешает сделать такие же и триггеры?

 

Относительно собственных шумов RS-триггеров логично. Ну а что с расщеплёнными фазами, которые управляют RS-триггерами? Когерентны или не когерентны их шумы после детектирования в RS-триггерах? 

 

[тау 29]

5 часов назад, Vitaly_K сказал:

Ну а что с расщеплёнными фазами, которые управляют RS-триггерами? Когерентны или не когерентны их шумы после детектирования в RS-триггерах? 

Смотря как они получены, стробированы ли при этом малошумящими триггерами по своим выходам ( перед входами ФД на RS триггерах).  В любом случае на выходах RS будут в числе прочих и когерентные шумы буферов.

А если нет стробирования аккумуляторных выходов , будет вообще каша сплошная , из-за внутренних переносов в аккумуляторах.

RS триггеры вообще идея неважная для PDS. Их наличие в совокупности с ненулевой длительностью расщепленных импульсов искажает фазовую характеристику дополнительно , кроме тех искажений , которые мы вспоминали недели 2-3 назад, добавляются еще изломчики.

[Vitaly_K 0]

13 hours ago, тау said:

Смотря как они получены, стробированы ли при этом малошумящими триггерами по своим выходам ( перед входами ФД на RS триггерах).  В любом случае на выходах RS будут в числе прочих и когерентные шумы буферов.

А если нет стробирования аккумуляторных выходов , будет вообще каша сплошная , из-за внутренних переносов в аккумуляторах.

RS триггеры вообще идея неважная для PDS. Их наличие в совокупности с ненулевой длительностью расщепленных импульсов искажает фазовую характеристику дополнительно , кроме тех искажений , которые мы вспоминали недели 2-3 назад, добавляются еще изломчики.

Стробирование несложно сделать на элементах И. А нужно ли? В примере фазорасщепителей на аккумуляторах расщеплённые фазы – это переполнения аккумуляторов, которые возникают под действием такторых импульсов. Зачем ещё их стробировать опять-таки теми же тактовыми импульсами?

Импульсы для входов на RS-триггеры можно укоротить, например,D-триггерами с обратными связями через инверторы.

Об «изломчиках»  Они существуют только в переходном режиме, до захвата частоты. Задача сводится к обеспечению гарантируемого отсутствия ложных захватов на этих изломчиках. На своей модели Вы показали, что для этого надо выбирать отношения Qr/R и Qc/C не менее, примерно, 16/3. Хотя наверняка можно значительно снизить эти отношения. Есть некоторые мысли на этот счёт.

[APEHDATOP 0]

Коллеги, прошу прокомментировать даташит делителя/сумматора мощности

Почему вносимые(добавленные) фазовые шумы указываются на 100МГц (на отстройке 100Гц), при том что splitter работает от 1.2ГГц???

 

И второй вопрос: подскажите пожалуйста простую формулу расчёта фазовых шумов Петли ФАПЧ, состоящей из ГОЧ, ЧФД, Фильтр петли(акт пасс), ГУН, делитель. Зная фазовые шумы каждого из элементов

Что нибудь простое, типо каскадного включения, если такое возможно

И последнее

Неужели делитель/сумматор так ухудшает фазовые шумы? Или это первый усилитель в splitter chain???

 

[тау 29]

В 19.12.2019 в 11:35, Vitaly_K сказал:

Стробирование несложно сделать на элементах И. А нужно ли?

пмсм- нужно. можно и на И, короткими импульсами

В 19.12.2019 в 11:35, Vitaly_K сказал:

В примере фазорасщепителей на аккумуляторах расщеплённые фазы – это переполнения аккумуляторов, которые возникают под действием такторых импульсов. Зачем ещё их стробировать опять-таки теми же тактовыми импульсами?

нестробированные переполнения имеют, кроме обычного шума, еще и дискретный джиттер

В 19.12.2019 в 11:35, Vitaly_K сказал:

Импульсы для входов на RS-триггеры можно укоротить, например,D-триггерами с обратными связями через инверторы.

это не выход, до нуля или до бесконечной скважности так не укоротить, тем более на гигагерцах.

В 19.12.2019 в 11:35, Vitaly_K сказал:

Об «изломчиках»  Они существуют только в переходном режиме, до захвата частоты.

после захвата частоты они тоже никуда не деваются. продолжают себе существовать в фазовой характеристике.

В 19.12.2019 в 11:35, Vitaly_K сказал:

Задача сводится к обеспечению гарантируемого отсутствия ложных захватов на этих изломчиках. На своей модели Вы показали, что для этого надо выбирать отношения Qr/R и Qc/C не менее, примерно, 16/3

На модели я не "показывал" какое следует выбирать отношение "для гарантируемого отсутствия ложных захватов". Я всего лишь продемонстрировал изломы ФХ.  Это Ваш собственный вывод про 16/3.

[Vitaly_K 0]

10 hours ago, тау said:

 В 19.12.2019 в 11:35, Vitaly_K сказал:

Стробирование несложно сделать на элементах И. А нужно ли?

пмсм- нужно. можно и на И, короткими импульсами

Ну и хорошо, если нужно и можно.

 

  В 19.12.2019 в 11:35, Vitaly_K сказал:

В примере фазорасщепителей на аккумуляторах расщеплённые фазы – это переполнения аккумуляторов, которые возникают под действием такторых импульсов. Зачем ещё их стробировать опять-таки теми же тактовыми импульсами?

нестробированные переполнения имеют, кроме обычного шума, еще и дискретный джиттер

Значит, как я понимаю, будет некоторая потеря относительно формулы 10lgN. Как велика окажется эта потеря, покажет, видимо, только практика.

 

  В 19.12.2019 в 11:35, Vitaly_K сказал:

Импульсы для входов на RS-триггеры можно укоротить, например,D-триггерами с обратными связями через инверторы.

это не выход, до нуля или до бесконечной скважности так не укоротить, тем более на гигагерцах.

См. ответ в предыдущем пункте.

 

  В 19.12.2019 в 11:35, Vitaly_K сказал:

Об «изломчиках»  Они существуют только в переходном режиме, до захвата частоты.

после захвата частоты они тоже никуда не деваются. продолжают себе существовать в фазовой характеристике.

Понятно, что в фазовой характеристике они существуют, но ФАПЧ после захвата  ничего о них не знает.

 

  В 19.12.2019 в 11:35, Vitaly_K сказал:

Задача сводится к обеспечению гарантируемого отсутствия ложных захватов на этих изломчиках. На своей модели Вы показали, что для этого надо выбирать отношения Qr/R и Qc/C не менее, примерно, 16/3

На модели я не "показывал" какое следует выбирать отношение "для гарантируемого отсутствия ложных захватов". Я всего лишь продемонстрировал изломы ФХ.  Это Ваш собственный вывод про 16/3.

Да, Вы правы, это мой собственный вывод из полученной Вами картинки для этого отношения. Доработать бы Ваш симулятор, чтобы это был не только ФД, а полная система ФАПЧ. Тогда бы многое прояснилось.

 

[тау 29]

4 часа назад, Vitaly_K сказал:

Понятно, что в фазовой характеристике они существуют, но ФАПЧ после захвата  ничего о них не знает

фапч то "знает", если кроме дробности вида R/C  есть дополнительные возможности по уменьшению шага перестройки. Например если есть DSM  для этих целей. Я уже забыл как Вы делали более мелкий шаг, но если делали, то любая нелинейность в пределах фазовой характеристики очень плохо сказывается на фазовых шумах. Не зря же в классических FPFD с токовым выходом  для повышения линейности делают смещение током токового выхода примерно на 1/4 от максимального тока тем самым переводя в точку ФД с гарантированно лучшей нелинейностью. Без смещения, т.е. в точке с имеющейся небольшой нелинейностью классического FPFD, ФШ в дробном режиме значительно возрастают, хотя в целочисленном режиме их там вроде и нету. Любые ( емнип) средства умельчения шага перестройки заставляют ФД "ёрзать" по фазовой характеристике на каждом периоде частоты сравнения. И, если там имеется нелинейность, а тем более излом, то ФШ ухудшаются. Изломчики могут быть и на длинных участках фазовой характеристики PDS, из-за ненулевой длительности импульсов переброса RS триггеров. Этот нюанс в Вашей статье не афиширован и все рассуждения статей про PDS построены теоретически на идеализированных временных диаграммах с иголкообразными Fc Fr условно нулевой длительности.

[Vitaly_K 0]

16 hours ago, тау said:

фапч то "знает", если кроме дробности вида R/C  есть дополнительные возможности по уменьшению шага перестройки. Например если есть DSM  для этих целей. Я уже забыл как Вы делали более мелкий шаг, но если делали, то любая нелинейность в пределах фазовой характеристики очень плохо сказывается на фазовых шумах. Не зря же в классических FPFD с токовым выходом  для повышения линейности делают смещение током токового выхода примерно на 1/4 от максимального тока тем самым переводя в точку ФД с гарантированно лучшей нелинейностью. Без смещения, т.е. в точке с имеющейся небольшой нелинейностью классического FPFD, ФШ в дробном режиме значительно возрастают, хотя в целочисленном режиме их там вроде и нету. Любые ( емнип) средства умельчения шага перестройки заставляют ФД "ёрзать" по фазовой характеристике на каждом периоде частоты сравнения. И, если там имеется нелинейность, а тем более излом, то ФШ ухудшаются. Изломчики могут быть и на длинных участках фазовой характеристики PDS, из-за ненулевой длительности импульсов переброса RS триггеров. Этот нюанс в Вашей статье не афиширован и все рассуждения статей про PDS построены теоретически на идеализированных временных диаграммах с иголкообразными Fc Fr условно нулевой длительности.

Понятно, что в фазовой характеристике они существуют, но ФАПЧ после захвата  ничего о них не знает.

 

фапч то "знает", если кроме дробности вида R/C  есть дополнительные возможности по уменьшению шага перестройки. Например если есть DSM  для этих целей. Я уже забыл как Вы делали более мелкий шаг, но если делали, то любая нелинейность в пределах фазовой характеристики очень плохо сказывается на фазовых шумах.

В макете использовалась DSM-MASH3 с 32-разрядным основным аккумуляторjм. То есть к основному аккумулятору добавлялись ещё 2 12-разрядных для формирования DSM. Разумеется, при этом линейность характеристики детектирования очень важна.

 

Не зря же в классических FPFD с токовым выходом  для повышения линейности делают смещение током токового выхода примерно на 1/4 от максимального тока тем самым переводя в точку ФД с гарантированно лучшей нелинейностью. Без смещения, т.е. в точке с имеющейся небольшой нелинейностью классического FPFD, ФШ в дробном режиме значительно возрастают, хотя в целочисленном режиме их там вроде и нету.

Это, как я понимаю, недостаток ЧФД.

 

Любые (емнип) средства умельчения шага перестройки заставляют ФД "ёрзать" по фазовой характеристике на каждом периоде частоты сравнения. И, если там имеется нелинейность, а тем более излом, то ФШ ухудшаются.

Да, это так.

 

Изломчики могут быть и на длинных участках фазовой характеристики PDS, из-за ненулевой длительности импульсов переброса RS триггеров.

Нельзя ли это как-то продемонстрировать? А в ЧФД тоже такое происходит?

 

Этот нюанс в Вашей статье не афиширован и все рассуждения статей про PDS построены теоретически на идеализированных временных диаграммах с иголкообразными Fc Fr условно нулевой длительности.

Согласен. Всё это для дальнейшего глубокого исследования с серьезным макетированием.

Изменено 22 декабря, 2019 пользователем Vitaly_K
Ввёл абзацы для удобства чтения