Возникла необходимость в довольно специфическом генераторе синуса и косинуса. Размах напряжений на выходе 20 В с минимальным уходом напряжения во времени (в числеках примерно не хуже 0,1 % за сутки). Частота 125 кГц со стабильностью примерно порядка 100 ppm (можно существенно хуже, если плывет медленно). Нестабильность сдвига фазы — доли градуса. Рабочая температура от 10 до 50 градусов. Выход синуса должен не бояться умеренной емкостной нагрузки (желательно). Самое главное требование — уложиться примерно в 3 корпуса SOIC8 по площади ПП и (очень желательно) в 4 слоя.
Сейчас реализовал это на микроконтроллере, запитанном от ИОН. Он генерирует сдвинутые по фазе меандры, из которых далее выфильтровывается синус. Однако это налагает страшные требования на ОУ, чтобы качественно подавить высшие гармоники, к тому же, синус желателен чище, чем получен в настоящее время.
Какие посоветуете идеи? Заранее спасибо.

xor делает треугольное напряжение. Которое потом создает треугольный ток благодаря источникам тока. Который потом создает параболическое напряжение, действительно.

Разве это препятствие?  _____1.rar ( 751 байт ) Кол-во скачиваний: 96

к сожалению в этом симуляторе не работал прокомментируйте плиз иконки

Да, теперь принцип работы понятен. Интегрирование треугольного тока.
Дает ли здесь хоть что-нибудь применение ШИМ?
Да, дает. Коммутирует источники тока. Иначе пришлось бы преобразовывать напряжение в ток иным способом. Например, на ОУ.

Я понимаю так: слева - источник тока, дальше, в середине - измеритель тока, справа вверху - измеритель напряжения.

Форма тока конденсатора не треугольная, в отличие от варианта на модели ТАУ

в самом низу слева схема у прощенного до безобразия вашего варианта.
генератор треугольного тока с поз обозначением I1 работает на конденсатор С1 . Измеритель тока I1 показывает слева вверху осциллограмму этого тока. Период треугольного импульса 1 миллисекунда. Конденсатор С1 интегрируя ток позволяет увидеть значение интеграла в виде напряжения на нём . Пробник Vc это напряжение показывает слева посередине на осциллограмме синим цветом.
В этой же точке снят спектр полученного на С1 колебания. Гармоника 1 кГц имеет амплитуду 660 милливольт. 3- я грмоника (3 кГц) имеет 25mV , пятая 5,3 mV. Известно что в треугольном напряжении амплитуда 3-й гармоники равна 1/3^2 а пятой 1/5^2 / После прохождения треугольного сигнала через интегратор гармоники уменьшаются пропорционально свои номерам.
. Т.е в выходном колебании 3-я гармоника по спектру примерно в 26.4 раз меньше первой , теоретически должна быть 1/3^3 , а пятая в 125 раз меньше первой. 660/5.3 ( по спектру) =124.5

если после XOR отбросить все верхние гармоники с частотами несущей и выше - то будет почти треугольная. То есть грубо поставьте ФНЧ , после XOR, с частотой среза гораздо выше разностной частоты и немного пониже несущих - это ранее Viko уже показывал . И увидите почти треугольник. и тем лучший треугольник , чем меньше разностная частота. Кстати это есть ограничение предлагаемой схемы для получения синуса на 125 кГц : несущие придется выбирать очень высоко. (зачем то Вы пообрезали временную разметку на ваших синусах при несущей 50 кГц. )

Сообщение отредактировал тау - Jan 27 2013, 18:12

А я в Вашем спектре вижу именно синус.(правда масштабы линейные)

Да откель там синусу взяться ?
Вот представьте два меандра примерно равной частоты. С течением времени их перекрытие линейно нарастает половину периода а затем линейно убывает другую половину периода.Таким образом, среднее значение "перекрытия" , фиксируемого схемой XOR за период любого генератора линейно меняется . А это не синус а треугольник.
Шим-синус получают на компараторе из пилы и синуса, но никак не из двух меандров.
В конце концов сделайте спектр на 10 периодах разностной частоты и посмотрите как падает амплитуда 3-й и 5-й гармоники. Для треугольника гармоники падают в квадрате от номера этой гармоники. На линейном графике это плохо видно. возмите логарифмическую шкалу - там ясно.

Думаю современная логика вполне потянет десятки МГц. А фильтрацию нужно делать до усилителя.


Делать синус из синуса задача очень серьёзная.
Разумеется, в спектре присутствуют нечётные гармоники, но фильтрануть их не является проблемой.

А вот поделим амплитуду первой гармоники на амплитуду третьей, глядя на ваш график: 280 mV / 30 mV = 9.333. Полное соответствие теории, с учетом погрешности измерения на глаз.
Разложение в ряд Фурье треугольника (с нулевой постоянной составляющей):

y = 4/Pi * (sin(x) - sin(3x)/3^2 + sin(5x)/5^2 - ...)

Разложение кусков параболы y = x(Pi - x) при 0<=x<=Pi и нечетно продолжена на (-Pi, 0):

y = 8/Pi * (sin(x) + sin(3x)/3^3 + sin(5x)/5^3 + ...)

Как видно, переход от треугольника к параболам дает улучшение чистоты "синуса", но не абсолютный синус.

Ну и к чему пришли в итоге? Из чего проще сделать синус: из меандра или из треугольника???
И ещё учтите, что это всего лишь 1 МГц, а ШИМ уже не катит. Ну а если нужно 10 МГц или 100 МГц?

по большому счету разницы нет , т.е. она не сильно велика.
Треугольник - это интегрированный меандр
параболоидный якобы синус - интегрированный треугольник.

в меандре третья гармоника = 1/3 от первой, каждое интегрирование увеличивает показатель степени в знаменателе на номере гармоники.

топикстартеру нуно :

он что-то прецизионное делает, не пойму что , но неважно.
С такими требованиями подавить 3-ю гармонику до уровня к примеру 0,1 % простым фильтрованием (как намекнул Нищеброд "фильтрануть их не является проблемой") очень непросто , имхо невозможно аналоговыми способами. Цифровые вперемешку с аналоговыми тоже не все покатят, даже с применением DDS. Нужен ЦАП (точнее 2) со схемой а-ля примитивный DDS, с минимальным уходом амплитуды от опорного и весьма стабильного напряжения. Третью и возможно пятую гармошку нуно фильтровать в цифре (точнее не дать ей родиться), а вот все остальные можно и аналоговым фильтром. Нестабильность сдвига фазы между синусом и косинусом слишком высока по исходным данным (может завышена? ). Поэтому любые фильтры , зависящие от параметров реактивных элементов , будут оказывать слишком серьезное влияние как на амплитуду первой гармоники , так и на указанный сдвиг фаз двух сигналов. ТС с этим столкнулся фильтруя меандр. Полезное в предложении PROBa- в том что он показал способ получения 2х фазодвинутых пил без интегрирования, можно сказать чисто цифровым методом. Это уже лучше фильтрации меандров.

Сообщение отредактировал тау - Jan 28 2013, 08:10

Я в стартовый вопрос не сильно вникал. Если бы хватало стабильности, делал бы как-то так: http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1130325
Если нет, то DDS.

А почему Вы пересчитали нестабильность амплитуды в коэффициент нелинейных искажений? И почему несколько звеньев LC-фильтров или полосовой фильтр не смогут отфильтровать 3-ю гармонику? У нас же не широкий спектр, а просто меандр.
ЗЫ: Пардон, понедельник, туплю. Фазы синуса и косинуса разъедутся после фильтрации... Всё пришло к крошечным DDS!

правильно - разъедутся, нестабильность ГВЗ при малейшем изменении номинала. А профильтровать тупо 1 сигнал не шибко и трудно.
Тс делает вращающийся вектор какого-то поля , ему наверняка нужна стабильность положения на окружности конца вектора. гармоники также влияют на кривость как и требуемая стабильность амплитуды и фазы.

Сообщение отредактировал тау - Jan 28 2013, 09:16

Если нужен очень стабильный сдвиг фазы в 90гр., то можно поставить в обратную связь R2 (схему я приводил в посте №34) схему автоматической подстройки фазы. Схема очень простая,
я ее где то в документации видел.