Здравствуйте!
Хочу приспособить AD8302 для измерения малых сдвигов фаз (<10°) между двумя сигналами. А эта микросхема для малых сдвигов фаз сигналов имеет "мёртвую зону". Просится решение принудительно сдвигать фазу одного из сигналов. Задача усложняется ещё и широкополосностью устройства - от 10 кГц до 5 МГц. Подскажите, как с малой кровью реализовать фазосдвигающую цепочку (можно 1-2 ОУ), с более-менее частотонезависимым фазовым сдвигом?

P.S. Может я пришёл к очень нехилой задаче, тогда буду искать обходные пути.

Заранее спасибо!

Широкополосный фазовращатель это всегда проблема и всегда ограниченная точность.
До 5 МГц - я попытался бы разность фаз мерить на логических элементах. Подаем два сигнала на входы "исключающее или" и на выходе получаем ШИМ, среднее напряжение которого пропорционально сдвигу фаз, особенно вблизи нуля.

ИМХО, это проще, чем фазовращатель.

Совершенно верно.

Прежде, чем подавать сигналы на "исключающее или", следует привести их к цифровому виду. Что тоже - задача не такая простая, как кажется. Чем затем померить временной интервал - уже дело техники.

Это как? Возможно ли такое вообще?

Да.
В соседней теме писали, что компаратор для этого - наихудшее решение, и что просто логический элемент, переключаемый на его собственном пороге, дает меньший джиттер.
А кроме компараторов, как я знаю, существуют микросхемы "усилитель-ограничитель", использовались раньше в ЧМ-приемных трактах. Вот может их использовать.
А вообще, если мы все равно потом ШИМ усредняем, то наплевать бы на джиттер? И сдвоенный компаратор тогда - самое оно.
Есть еще элементы - дифференциальные приемники с линии, вот их тоже можно попробовать.

А вообще, я сам с интересом послушал бы, какие соображения предложит народ.

Не припомню подробностей, но, наверное, всё-таки, не совсем так. Простые логические элементы - те же компараторы, только с нерегламентированными порогами. Возможно, в каких-то частных случаях работающие удовлетворительно. Я бы всё равно использовал компараторы с гистерезисом - триггеры Шмитта. Когда я делал фазометр (чуть поменьше полосой), то измерения проводил в два этапа: а-в, затем в-а+180, переключая входные сигналы с канала на канал, чтобы снизить влияние неидентичности порогов и задержек.
С усреднением ШИМа затея мне не кажется достаточно точной: потом ведь наверняка понадобится ещё одно преобразование аналог-цифра.

По-моему самый момент спросить у автора - а какая, собственно, точность ему нужна? 1% - это одно, а 0.1% - уже совсем другое.

Триггеры Шмитта навряд дали бы большой плюс, поскольку "исключающее или" хорошо работает только в случае строго равных скважностей обоих сигналов.
А в случае разной амплитуды на входах, скважность после формирователя с гистерезисом может заметно отличаться.
И вообще, если хотим получить прецизионное совпадение в районе нуля фазы, я думаю придется поставить счетные триггеры, чтобы привести к строго одинаковой скважности.


Так ведь AD8302 выдает в аналоговом виде результат.
А для измерения в районе 5МГц прямым счетом, для 1% точности потребуется счетчик со скоростью 500МГц, имхо это очень уж круто. Не говоря о еще лучших точностях.



Сообщение отредактировал Меджикивис - Jul 28 2014, 11:11

а не проще применить синхронный детектор? С ним можно добиться любой точности, которая ограничена только стабильностью частоты сигналов.

Не проще. Ему присущи ровно те же проблемы с порогами.


Триггерам Шмитта практически нет альтернативы, если сигнал не идеально чист.

Нет, если настолько нечист, что появляются двойные срабатывания компараторов и пороговых элементов, тогда да.
(Но это, опять же, автору виднее, что у него за сигналы)

А про синхронный детектор - им лучше ловить по балансу 90 град. фазовый сдвиг, а не около нуля.

Сообщение отредактировал Меджикивис - Jul 28 2014, 14:26

Кто-нибудь может объяснить, почему такая дорогая микросхема (AD8302) не способна работать на начальных значениях угла (от 0 до 10 град.)? Такие с этим могут быть трудности?

Может быть, это логарифические усилители на входе виноваты? Типа того, что логарифмы малых величин очень быстро растут в отрицательную область. Иных причин придумать пока не смогла.

Судя по даташиту, в ее характеристике не острый уголок в области нуля, а немного скругленный.
Абсолютно резкого излома вообще не бывает (никогда), всегда есть некоторая неидеальность.

А дорогая она, потому что работает до гигагерц. Потому там и не ЛЭ, а логарифмы.

Ну, а рекомендовать что-то подобное, но на меньшую частоту, можете? Ведь топикстартеру нужно всего лишь до 5 МГц, а мне до 250 МГц.


А у них у всех проблемы на первых 10 градусах или только у AD8302?

5МГц на быстродействующей логике сделать вполне можно. А вот 250 - (имхо), на логике - уже нет.
Порекомендовать не возьмусь, с логикой работал, а с такими микросхемами - нет.


добавлено:
Но появилась дикая идея.
Что если Вам сначала оба сигнала привести к одинаковой амплитуде и после этого просто .... подать на дифференциальные входы ОУ.
Если сигналы строго в фазе - с прямого и инверсного входов они полностью компенсирют друг друга в ноль. Как только они рассовместятся друг с другом по времени (т.е. по фазе) - на выходе возникнет сигнал, пропорциональный раскомпенсации. Остается лишь его продетектировать любым подходящим способом.

Только идея; на практике подобное не проверял никогда.

Сообщение отредактировал Меджикивис - Jul 28 2014, 17:25

Идея действительно дикая , но экспромты обычно этим и кончаются.

Привести к одинаковой амплитуде, конечно, можно. Этим мы, по сути, приведем сигнал к виду меандра. Однако операция вычитания (на диф. ОУ) не эквивалентна операции XNOR (т.е. XOR c отрицанием). Последняя дает возможность вычислять фазу, поскольку выдает 1 (HI-level) в моменты рассогласования фаз, независимо от полярности такого рассогласования. Это дает возможность накопить/усреднить эти импульсы, чтобы получить интегральную меру, пропорциональную расхождению фаз.

В противоположность этому, разность всегда получается знакопеременной. После положительного импульса с диф.ОУ (HI) в начале каждого периода, последует точно такой же отрицательный импульс (LO) в конце периода. И по мере роста расхождения фаз, будет расти продолжительность, как положительного сигнала на выходе ОУ, так и отрицательного. До тех пор, пока разность фаз не достигнет 90 градусов. Такой сигнал не годится для интегрирования, т.к. имеет нулевое среднее.

В принципе можно лишить такой ОУ отрицательного питания, чтобы на отрицательную разницу он не реагировал. Но тогда этот же ОУ мог бы совместить в себе и функцию демпфера, приводящего входные сигналы к одинаковой амплитуде. В результате чего мы получим банальный компаратор .