[VCO 0]

Привет Всем!

Появилось время обсудить одну проблему. ЗаФАПЧевал на HMC700 ГУН DCSR4500-10 с целью получения СВЧ-опоры, перестраиваемой в полосе 10МГц (4500+-5МГц) с шагом 1 МГц. Дробный вариант отпал сам собой, т.к. не обеспечивал необходимый профиль фазового шума и необходимую чистоту спектра (-100 дБн), поэтому сделал частоту сравнения 1 МГц и полосу фильтра менее 1 кГц. При этом на 10 кГц смещения получил -94 дБн/Гц вместо ожидаемых -105 дБн/Гц.

Поразмыслив в обеденный перерыв, понял, что шумы скорее всего усиливаются за счёт шумного питания (LT3080), поэтому влепил в цепь смещения ГУНа активный фильтр на биполярном транзисторе. Помогло, но лишь на 5 дБ, теперь -99 дБн/Гц.

Пока не знаю, что делать дальше, но есть мысли:

1. Заменить LT3080 на LT1763, не меняя АЧХ активного фильтра.

2. Скорректировать АЧХ активного фильтра.

3. Заменить активный фильтр на БТ на активный фильтр на ПТ или ОУ.

4. Построить питание на ГУНа сверхмалошумящем ОУ типа OPA211.

Хотелось бы узнать мнение коллег, правильно ли мыслю и по какому пути пойти?

[Jurenja 1]

Отступ 10 кГц, а полоса фильтра менее 1 кГц...

Сделать полосу фильтра больше не пробовали? Немного больше чем 10 кГц. Или делители шумят?

[VCO 0]

Сделать полосу фильтра больше не пробовали? Немного больше чем 10 кГц. Или делители шумят?

Вся идея состоит в том, чтобы повторить на большей части спектра (нас интересуют смещения от 1 кГц до 1 МГц) шумовую характеристику ГУНа, представленную в даташите. Выбрав полосу примерно 10 кГц, я получил значительный выигрыш по фазовому шуму на 1 кГц (-96 дБн/Гц), такой же шум, какой ожидаю с узкой полосой, на 10 кГц (-104 дБн/Гц), а далее, на 20-50 кГц - горб, подымающийся до -99 дБн/Гц. А мне нужна генераторообразная характеристика, близкая к профилю Лисона. Шумы этого ГУНа полностью устраивают на всех смещениях, а время перестройки неограничено, поэтому выбрал минимальную полосу.

Засада в том, что этим ГУНом нельзя управлять через пассивный фильтр и требуется масштабировать управляющее напряжение с помощью интегратора на ОУ. Есть ещё мысль масштабирования посредством пассивного сумматора, но тогда напряжение смещения должно быть чрезвычайно чистым, т.к. его шумы непосредственно суммируются с шумами ГУНа.

[Jurenja 1]

Вся идея состоит в том, чтобы повторить на большей части спектра (нас интересуют смещения от 1 кГц до 1 МГц) шумовую характеристику ГУНа...

понятно)

 

Засада в том, что этим ГУНом нельзя управлять через пассивный фильтр и требуется масштабировать управляющее напряжение с помощью интегратора на ОУ. Есть ещё мысль масштабирования посредством пассивного сумматора, но тогда напряжение смещения должно быть чрезвычайно чистым, т.к. его шумы непосредственно суммируются с шумами ГУНа.

В интеграторе ОУ включен в инверсном режиме? В дискретных схемах не силен, а в интегральной схемотехнике вместо интегратора на ОУ используют charge pump. Это двунаправленный источник тока, управляемый выходными сигналами частотно-фазового детектора. В эквиваленте получается тоже интегратор, но полоса шумов на выходе ограничена полосой пропускания фильтра ФАПЧ, т.к. он стоит на выходе. Для работы схемы charge pump с выхода частотно-фазового детектора будут нужны сигналы up и down.

[VCO 0]

В интеграторе ОУ включен в инверсном режиме? В дискретных схемах не силен, а в интегральной схемотехнике вместо интегратора на ОУ используют charge pump.

Что такое charge pump я знаю, но штука в том, что в HMC700 схема CP уже встроена и запитана от 5 В, а для управления DCSR4500-10 требуется до 10 В (см. управляющую характеристику). От того, как включен ОУ мало что зависит, хотя у меня он включен в инверсном режиме. Профиль фазового шума сильно зависит от характеристик активного фильтра, каждый излом АЧХ и ФЧХ которого проецируется на спектре. Кроме того, по теории использование активного фильтра может вносить дополнительный шум в шум всей петли ФАПЧ. Но на практике OPA211 имеет несоразмерно меньшие шумы, которые при среднеквадратичном сложении вносят незначительное ухудшение. Все вносимые шумы я ограничил поправкой в 1-2 дБ расхождения с характеристикой ГУНа.

Я давно заметил, что фазовый шум ГУНа очень сильно зависит от качества его питания, что подтверждается неоднократно практикой, поэтому сконцентрировался в фильтрации шума цепи смещения ГУНа. Здесь в форуме и тема подходящая есть, где нарыл много ценных мыслей, но к финишу так и не пришёл. Возможно, что в моём случае весь вопрос можно свести к следующему вопросу: Как организовать сверхмалошумящий источник смещения (питания) ГУНа наиболее простым и надёжным способом?

[Genesys 0]

То что узкая полоса, это нормально, можно и поуже сделать. В первом приближении шумы должны быть как в даташите.

У меня как то в применении были и неивертирующий усилитель так и инвертирующий, в последнем варианте рулил особый AD ОУ,

далее по ходу подскажу. Надо заметить что тоже не очень то совпадал с симуляцией, горбы и все такое. Предлагаю довольно простой способ, завести PLL на подходящей частоте и без драйвера, тогда уж точно должно быть совпадение. Ну и не говоря о том, что можно использовать высоковольтную серию ADF4113. Частота почти позволяет, хотя он и до 4 ех гигов.

Как организовать сверхмалошумящий источник смещения (питания) ГУНа наиболее простым и надёжным способом?

Аккумулятор - батарея если угодно ;) а так транзисторный фильтр должен рулить.

Изменено 11 июня, 2011 пользователем Genesys

[Jurenja 1]

Понизить шум источника питания несложно имхо - фильтр, в простейшем случае - хорошая немаленькая емкость. В дискретном дизайне не силен, м.б. неправ, извините)

Если в HMC700 есть CP, то в качестве эксперимента можно попробовать использовать только его, без дополнительного ОУ. Очень возможно, что он шумит больше чем кажется. Диапазон перестройки ГУНа конечно уменьшится, но это только для эксперимента.

Возможно есть неоптимальность в печатной плате.

Возможно также что параметры вашего экземпляра ГУНа не соответствуют даташиту.

[VCO 0]

Предлагаю довольно простой способ, завести PLL на подходящей частоте и без драйвера, тогда уж точно должно быть совпадение. Ну и не говоря о том, что можно использовать высоковольтную серию ADF4113. Частота почти позволяет, хотя он и до 4 ех гигов.

Спасибо, мысли весьма ценные, особенно про ADF4113, которую можно использовать с внешним делителем.

Аккумулятор - батарея если угодно ;) а так транзисторный фильтр должен рулить.

Разве что для эксперимента, который может ничего не дать, так как многие аккумуляторы и батареи при токе разряда 50 мА шумят ещё сильнее, чем малошумящие стабилизаторы.

Понизить шум источника питания несложно имхо - фильтр, в простейшем случае - хорошая немаленькая емкость. В дискретном дизайне не силен, м.б. неправ, извините)

При токе 50 мА сделать пассивный фильтр от единиц Герц для получения хорошего подавления на килоГерцах УВЫ не так уж просто при ограниченных размерах (а они у меня очень сильно ограничены). Активный фильтр давит всё на 1 кГц (-80 дБн/Гц) и недодавливает на 10 кГц (-99 дБн/Гц), что мне не совсем понятно.

Если в HMC700 есть CP, то в качестве эксперимента можно попробовать использовать только его, без дополнительного ОУ. Очень возможно, что он шумит больше чем кажется. Диапазон перестройки ГУНа конечно уменьшится, но это только для эксперимента.

Об этом я думал и ранее, но это практически ничего не даёт, кроме того, в каком направлении рыть.

Возможно есть неоптимальность в печатной плате.

В чём может выражаться эта неоптимальность?

Возможно также что параметры вашего экземпляра ГУНа не соответствуют даташиту.

Вот эту версию я даже не рассматривал, а зря. Выпаивать ГУН и обмерять от батареи конденсаторов или ионисторов пока не могу.

Сейчас меня больше всего заботит мысль построения сверхмалошумящего источника смещения для таких ГУНов, чтобы снять все вопросы. Для затравки могу сказать, что преодолеть шумы ниже 1 мкВ теоретически и практически нереально...

[Genesys 0]

До 15v, однако.

http://www.analog.com/static/imported-file...s/ADF4113HV.pdf

[VCO 0]

До 15v, однако.

http://www.analog.com/static/imported-file...s/ADF4113HV.pdf

Да, это то, что надо, но требует разработки нового синтезатора, чего я пока сделать не могу (да и не хочу).

Кроме того, если проблема кроется в чистоте питания ГУНа, то это тоже практически увы ничего не даст.

А эвалборд я, пожалуй, для этой микрухи попробую заказать. До сих пор ADF4113HV мне была непотребна.

Правда с EB щё надо разобраться, их для ADF4113 есть 3 разновидности, надо выбрать ту, которая потребует минимальных доработок для ADF4113HV с управляющим напряжением и напр яжением питания ГУНа 10 В.

EVAL-ADF4113HVEB1Z сейчас застругана на 5 В. Традиционные примерно 150$ - не так уж и дорого!

 

Кстати, спасибо Jurenja, Ваши мысли натолкнули меня на другую мысль всё таки додавить шум источника питания пассивным фильтром. Дело в том, что схемотехнически пассивный RC- или LC-фильтр у меня уже предусмотрен схемой, но физически нереализован. Сейчас вместо резистора или дросселя стоит помехоподавляющий феррит, который в данном приложении совершенно бесполезен. У самого входа питания стоит тантал 47мкФ на 35 В (LT3080 запитан от 27В) типоразмера E, который можно заменить на 470мкФ на 10 В, подгрузив LT3080 резистором на выходе и защитившись стабилитроном. Если вместо BLM21 впаять 1206 100 Ом, то постоянная времени будет равна 47 мс, что обеспечит около 40 дБ подавления на 10 кГц. Во вторник проверю, а сейчас пора спать...

[ledum 0]

Несколько замечаний.

1. ADF4113HV имеет шумовой пол на 14 дБ выше 700-й - полка, а значит и юбка в ближней зоне подымутся.

2. Прескалер потребует занизить частоту сравнения для той же расстановки частот - увеличатся шумы полки

3. Уменьшить шумы в области полки иногда можно на пару децибелл ценой времени перестройки, увеличив запас по фазе, скажем, до 60 градусов, вместо 45 обычно подставляемых симуляторами в фэйз марджин.

4. Запитать можно попробовать по Максимовской апликухе AN3657 или с advantex.ru по статье Полякова "Малошумящий стабилизатор напряжения" где-то здесь http://advantex.ru/joom/component/option,c...d,62/Itemid,99/

.

Изменено 15 июня, 2011 пользователем ledum

[VCO 0]

Запитать можно попробовать по Максимовской апликухе AN3657 или с advantex.ru по статье Полякова "Малошумящий стабилизатор напряжения" где-то здесь http://advantex.ru/joom/component/option,c...d,62/Itemid,99/

.

Большое Спасибо, это именно то, что искал! Пока полностью статью не прочитал и идею не всю осмыслил, но не сомневался, что без дополнительной фильтрации в любом случае не обойтись.

А мне так и не дали свой эксперимент провести, отобрали синтезатор, сказали - пока и так сойдёт и срочно отправили в отпуск догуливать 2 недели, оставшиеся с прошлого года... Сегодня - первый день отпуска, отключаю интернет, увидимся в июле...

[smile 0]

многие аккумуляторы и батареи при токе разряда 50 мА шумят ещё сильнее, чем малошумящие стабилизаторы.

 

Это почему?

[shkal 0]

стаб

[Master_MW 0]

Есть ещё мысль масштабирования посредством пассивного сумматора, но тогда напряжение смещения должно быть чрезвычайно чистым, т.к. его шумы непосредственно суммируются с шумами ГУНа.

Не пробовали использовать в качестве смещения микросхемы вроде ADR445 от ANALOG DEV ? Использовал такие для смещения на варикапе ГУН HMC508, интегратор был построен на операционнике LMH6624, сумматор - на AD829. Наверное, самое малошумящее ,что можно предложить ... Правда у меня полоса удержания была около 1 Мгц , но на частоте 8 Ггц удалось получить - 107 дБ/Гц при отстройке 1 кГц.... Питание - стабилизаторы MC78MXX, то есть, не самое лучшее по шумам. Для выбранного Вами ГУН на этой элементной базе можно получить на узкополосной ФАПЧ исходные шумы ГУН ....

К слову, крайне рекомендую попоробовать частотно-фазовый детектор HMC439QS16G Прекрасная вещь.