Ну, тогда можно и так:



Спуры всё равно придется фильтровать.


Бывает и так. Из далекого далека трудно судить. Удачи!

Александр, подскажите пожалуйста, как правильно промерить спектр подавления помех такими фильтрами. Понятно, что делается инжекция сигнала со стороны нефильтрованного питания, а измеряется сигнал после фильтра. Но вся проблема в том, что эти обе цепи совсем не 50 омные. И то, что прекрасно фильтрует тестовый сигнал с 50 омного источника, в реале пропускает помехи, которые вылазят потом в виде спуров.
Как должна выглядить "по уму" измерительная цепь?

Да, наверное одна из самых популярных схем активной фильтрации. С одним транзистором при больших токах режекция может быть недостаточной, из-за падения h21, а с двумя - вполне достаточной в большинстве случаев.


Частота преобразования DC-DC неуклонно растет, в ближайшем будущем ожидается повышение частоты 5->10->20 МГц. Пассивная фильтрация упрощается. Вопрос с диапазоном частот 10 Гц - 100 кГц, шумит ли DC-DC в этом интервале? Или LDO следом обязателен?
Подчеркну, вопрос интересен и тем, что за ним сразу следует вопрос об импульсном управлении катушкой ЖИГ. Не могу сказать, что мне известен точный ответ, поэтому важно услышать мнение всех, кто читает эту ветку.

В смысле импульсном ? Если имеется ввиду банальный ШИМ, то получится ерунда, спуры стоят как лес, ЧМ катушка не успевает отрабатывать. Виновата собственная емкость катушки. Если же это использование импульсного преобразователя для питания низкоиндуктивной обмотки ЖИГ, возможно однослойной намотанной лентой- это возможно, но все-таки желателен линейный пост-регулятор ( транзистор) , хотя бы с падением в пару вольт на нем. Для конкретно ЖИГ генераторов это не проверялось, а вот быстроперестраиваемые ЖИГ фильтры с низкоиндуктивной обмоткой встречались.
Хотя вот посмотрел- есть такая интересная серия генераторов у гигатроникса FTO http://www.gigatronics.com/product/c/Model...-GHz-to-7.0-GHz c нормированной частотной полосой катушек.

Я так понимаю, Вы хотите померять PSRR (Power Supply Ripple Rejection) в зависимости от частоты (это не 50-омная среда)? Можете посмотреть детали у TI:

 PSRR_Measurement_Simplified.pdf ( 131.31 килобайт ) Кол-во скачиваний: 204

А вообще, помехи цепей питания проявляются в синтезаторных спурах опосредованно, в том плане, что они должны ещё промодулировать управляющий вход ГУН или фазовый детектор и т.п. Т.е. эта проблема комплексная (и решение, соответственно).


Как Вы собираетесь это делать? Кстати, была когда-то идея импульсного управления не путем переключения напряжения/тока, а переключением кол-ва витков катушки (при фиксированном токе). При этом обмотка разбивается на несколько частей с кол-вом витков N, N/2, N/4 и т.д., а финальная подстройка происходит уже в ЧМ (или в самой малой основной) катушке, где индуктивность не столь велика. По идее, таким образом можно попробовать убыстрить ЖИГ. Из недостатков – снижение эффективности (повышенное энергопотребление) на нижнем краю диапазона.

Сообщение отредактировал Chenakin - Sep 22 2017, 21:35

Да, спасибо, это то что надо. Как то не смотрел в сторону активных инжекторов сигнала помех (ripple injector) использовал или стандартные bias-t 50-омные, или трансформаторы тока, но они заваливали полосу измерений до сотен кгц, а хотелось промерить подавление PSRR хотя бы до частоты ФД в петле. А в современных схемах это десятки а то и сотни МГц.
Механизм появления спуров при плохом PSRR для меня не ясен, например недавно ремонтировал анализатор спектра одной известной японской фирмы, петлю ФАПЧ 2 гетеродина (DRO). На спектре сигнала были фантомные сигналы -70 dBc на расстоянии частоты помехи от основного тона. Помеха проходила по питанию прескалера 400 мгц. При этом сигнал питания укладывался в норму по даташиту.

По поводу энергоэффективного управления ЖИГ. Когда-то встречал статью о применении управляемого магнитного шунта для изменения поля, которое "видит" сфера. Т,е источник поля- или постоянный магнит, или обычная катушка, а магнитный шунт замыкает часть линий поля в обход зазора со сферой. В те времена идея не пошла, т.к магнитный шунт нелинеен, и терялась линейная зависимость частоты от тока- основное достоинство ЖИГов в старые времена. Но с применением ФАПЧ и в синтезаторах проблема исчезает. А на управление магнитным шунтом ( насышающейся ферритовой вставкой) требуется гораздо меньше энергии, чем на запитку обмотки ЖИГа.
Про вариант с механической системой управления магнитным полем у PMYTO я тут уже писал. Микродвигатель от системы зума фотообектива двигал керн с постоянным магнитом и перестраивал ЖИГ. Потребление упало настолько, что можно было питать синтезатор от USB. Конечно медленно, время перестройки по диапазону сотни миллисекунд, но для ГСС подходит. Только желательно добавить датчик холла в районе ЖИГ сферы и от него завсети обратную связь на сервосистему микродвигателя- намного облегчает начальный запуск такого ЖИГа.

В первой итерации хорошо понизить энергозатраты на управление. По схеме ниже - одновременно открываются либо Q1/Q4, либо Q2/Q3. В зависимости от скважности, ток от L1 передается в L2 (YIG), либо рекуперируется обратно в V1. Обратная связь - по току L2 (YIG).




Шумит, прилично. И причина на мой взгляд - устоявшееся представление о шумности DC-DC преобразователей, влекущее за собой игнорирование производителями сопутствующих вопросов. С другой стороны, никто не мешает сделать свой преобразователь.

Ну так это обычный buck-boost c синхронным выпрямителем получается- есть готовые микросхемы типа LTC3115. Только надо ЖИГ ( и перобразователь) защитить параллельным диодом от самоиндукции при неожиданном выключении преобразователя. И желательно снизу ЖИГа поставить обычный линейный регулятор с минимальным падением напряжения на транзисторе. Делали такую схемы при наличии только низковольтного питания, а ЖИГу требовалось 10-15 В для быстрой перестройки.

Ожидал вопрос ) По шумам подойдет? Поставили бы подобную микросхему в ЧФД в малошумящем синтезаторе? А по сути схожие принципы построения, с обратной связью.


Согласен. Пока стараюсь донести саму концепцию.


Не очень она и быстрая. Пока вижу единицы-десятки мс. Вопрос скорости интересен, в импульсном режиме управление можно поднять вольт до 100-200. Более-менее понятно с набором тока, сложнее со сбросом: чтобы быстро сбросить, надо дать индуктивности поменять полярность (самоиндукция), в пределе до минус 100-200 вольт, но тогда и магнитное поле поменяет направление. Если честно, не знаю что будет в этом случае, на какую частоту перескочит ЖИГ?

Со скоростью вообще интересно. Для моих задач порог быстро/не быстро лежал где-то около 10 мкс, поэтому долго не мог понять почему QS быстрый, пока не столкнулся с ЖИГом.

У ЖИГа есть такая дрянь, как термодрейф, дрейф во времени, гистерезис и т.д.
Это сказывается не только в ЖИГ-генераторах, но и в моих любимых ЖИГ-фильтрах.
В отличие от ЖИГ-генератора, ЖИГ-фильтр живёт своей жизнью и не повторяется

Поставил бы куда? Питать микросхемы синтезатора, где можно наловить спуры по питанию- нет, по крайне мере без нгавороченного пассивного фильтра а после него LDO стаба.
Питать обмоку ЖИГ, которому глубоко наплевать на помехи в виде иголок в связи с отсутствием какой- либо емкостной связи с СВЧ цепями- поставить можно. Но при прямом питании обмотки ЖИГа с импульсника ЧМ обмотка просто надрывается, пытаясь выровнять пульсации тока. Поэтому и рекомендую пост-регулятор тока.


Дык быстрее и не надо было. Там вообще было хитрое управление импульсником- в режиме постоянной частоты импульсник следил за напряжением на пост-регуляторе и держал такое напряжение, чтобы на регуляторе падало 0.8В ( mosfet там был, для биполяра надо больше)
А в режиме свипа в зависимости от потребной крутизны свипа процессор выставлял ЦАПом необходимое напряжение в зависимости от индуктивности обмотки примененного ЖИГа.

Пробьет обмотку. Хотя когда-то мотали ПЭЛШО чтобы не пробивало. Но там и других граблей хватает - собственную емкость обмотки надо учитывать, там игла тока пойдет через собственную емкость обмотки немалая в начале свипа. Отставание частоты из за вихревых токов в сердечнике и его нагрев ими же. Что то я не встречал магнитной системы ЖИГа из тонких пластин или витого пермаллоя.
По поводу быстроты- тут надо отличать перестройку на соседнюю точку по частоте или на любую точку диапазона. На соседнюю точку вообще можно ЧМ обмоткой тянуть, а через основную пускать плавно изменяющийся ток.

Можно провести некоторую аналогию ШИМ c ЧФД, в обоих случаях разница сравниваемых величин превращается в ширину импульса. Вопрос в том, насколько более шумная схемотехника ШИМ? Можно ли надеяться, что шумы усилителя сигнала ошибки, ШИМа и драйверов ключей в ИМС DC-DC преобразователя не дадут больших шумов в области низких частот?


При большой частоте преобразования пассивной фильтрации достаточно.


Хорошо между любыми частотами переключаться, понять какие перспективы у ЖИГа, есть ли шансы потягаться с VCO в скорости?

Ну где-то на 120-140 дб шумнее, если тупо сравнивать спектры LDO и импульсника до фильтра.
Другое дело, что у той же LTC3115 можно подать сигнал внешней синхронизации и точно знать частоту преобразователя и их гармоники и соответственно с ними бороться.

Выфильтроваться то можно при высоком порядке фильтра, да и индуктивность обмотки помогает, но тогда ничего от быстродействия не остается. А еще импульсные стабилизаторы в режиме стабилизации тока нестабильны, могут давать забросы ( перерегулировку) при переходных процессах итд.
Был вариант с прямым управлением транзисторными ключами импульсного преобразователя с микроконтроллера, с предустановкой параметров ШИМ и feed-forward регулировкой. Контроллер управлял и синтезатором, поэтому знал будущую частоту ЖИГа.

Никаких шансов. Только в качестве достаточно медленной опорной частоты с хорошими ФШ. А быстродействие обеспечивать малошумящим VCO в гибридной схеме синтезатора.
Я воевал с быстрыми ЖИГами в качестве следящих фильтров, там скорость перестройки была критична, но ниже требования по точности установки частоты ( ширина полосы пропускания десятки МГц).
Ленточные низкоиндуктивные обмотки, обмотки с вкладками из медной фольги ( незамкнутый виток) для бокового теплоотвода от обмотки, и другие премудрости.

Есть сомнения, к примеру если привязать к кварцевому источнику с низкими шумами, а они, как известно, потом преобразуются на низкую частоту, и желательно по пути не прибавить новых шумов. По частоте готовые DC-DC трудно найти выше 10 МГц. Допустим ширина петли обратной связи в синтезаторе нужна около 1 МГц, значит частота работы ЧФД и ШИМ должны быть раз в 10 больше.


Вопросы просчета пропорционально-интегрирующих звеньев для ЧФД и ШИМ примерно одинакового порядка. Точно также можно утверждать, что косвенный синтез склонен к нестабильности, возбуждению. Запас по фазе в обратной связи в полосе регулировки дает гарантии стабильности.

Я помню как первый раз смотрел на график чувствительности ЧМ обмотки ЖИГа от гигатроникса и долго думал, как же там стабильности достичь, при полной полосе петли. Так и не придумал, обрезал полосу.

С основной обмоткой там еще хуже, там еще и емкость, и гистерезис магнитный.
Вообще- то думаю вернуться к этому вопросу, благо китайские товарищи выпустили новые скопы со встроенным измерителем диаграммы Боде (фазоамплитудной характеристики). Так что можно поисследовать некоторые старые петли ОС ЖИГ синтезаторов на предмет стабильности и расширения частотного диапазона.