|
|
  |
A new concept in Frequency Synthesis, Новая структура синтезатора частоты |
|
|
|
Nov 21 2011, 17:09
|

.
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 424
Регистрация: 25-12-08
Пользователь №: 42 757

|
Цитата(Vitaly_K @ Nov 21 2011, 19:53)  Кстати, в предыдущих картинках, полученных на Вашей модели, надо было бы, как мне кажется, уменьшить разность частот, чтобы не так сильно сглаживались «пилы» на выходе ФД. Тогда бы чётче проявились особенности сравниваемых вариантов. Уменьшил разность частот. Новые картинки во вложении тут. Разность частот 10кгц, вернее , с учетом 4/5 отношения частот, одна частота 2000кГц , другая 2510 кГц. Желтые линии - это выход ФД после простенького RC фильтра с постоянной времени 3 мкс , чтобы немного загладить выход цапа. Цитата И ещё: откуда этот ярко-красный фон и почему он на верхней картинке как бы сплошной, а на той, которая пониже, – вроде шумовой «накладки»? Спасибо. сплошной красный фон на предыдущей картинке - это выход одиночного RS триггера (размах 5 вольт из двух значений 0 и 5), поэтому он больше напоминает прямоугольные импульсы с широтной модуляцией, постоянной амплитуды. Но вследствие "сжатости" по оси времени, почти все переходы выхода RS триггера слились в сплошной красноватый фон. "шумовая накладка" предыдущей картинки - это уже выход ЦАПа на 16 одинаковых резисторах после RS триггеров . На увеличенной картинке в этом сообщении (см. rar архив) можете детальнее разглядеть - кривульки наподобие тех, что у Вас в рисунке из 9 поста. Единственное отличие - в некоторых местах видны всплески очень короткой длительности (порядка 10ns) , отсутствующие на "идеальной" картинке у Вас - связаны они с проявлением длительности импульсов на входах RS триггеров , которые я сделал равными 10 ns. Т.е. длительности иголочек "сброса- установки" примерно 2% от периода частоты сравнения. Вряд ли на гигагерцах эти 2% смогут быть достигнуты, поэтому я их особо и не уменьшал, хотя это возможно. Цитата Не возьмёте ли Вы на себя труд промоделировать обсуждаемый пример, чтобы получить точные соотношения? то что я привел в этом сообщении (вложение) Вам подходит ? Или Вы хотели что-то другое?
Сообщение отредактировал тау - Nov 21 2011, 20:44
|
|
|
|
|
Nov 22 2011, 08:35
|
Знающий
   
Группа: Участник
Сообщений: 620
Регистрация: 4-12-09
Из: Kiev
Пользователь №: 54 052

|
Цитата(тау @ Nov 21 2011, 19:09)  Уменьшил разность частот. Новые картинки во вложении тут. Разность частот 10кгц, вернее , с учетом 4/5 отношения частот, одна частота 2000кГц , другая 2510 кГц. Желтые линии - это выход ФД после простенького RC фильтра с постоянной времени 3 мкс , чтобы немного загладить выход цапа. Я имел ввиду представить на одной картинке, для сравнения, два случая: выход ФД на одном триггере и выход ФД для случая PDS. Т.е. то же самое, что было на предыдущей картинке, только просил для большей чёткости уменьшить расстройку по частоте (она должна быть одинаковой в обоих случаях). А то получается для второго случая не пила, а ближе к синусоиде, и невозможно сравнить амплитуду с первым случаем. сплошной красный фон на предыдущей картинке - это выход одиночного RS триггера (размах 5 вольт из двух значений 0 и 5), поэтому он больше напоминает прямоугольные импульсы с широтной модуляцией, постоянной амплитуды. Но вследствие "сжатости" по оси времени, почти все переходы выхода RS триггера слились в сплошной красноватый фон. "шумовая накладка" предыдущей картинки - это уже выход ЦАПа на 16 одинаковых резисторах после RS триггеров . На увеличенной картинке в этом сообщении (см. rar архив) можете детальнее разглядеть - кривульки наподобие тех, что у Вас в рисунке из 9 поста. Единственное отличие - в некоторых местах видны всплески очень короткой длительности (порядка 10ns) , отсутствующие на "идеальной" картинке у Вас - связаны они с проявлением длительности импульсов на входах RS триггеров , которые я сделал равными 10 ns. Т.е. длительности иголочек "сброса- установки" примерно 2% от периода частоты сравнения. Вряд ли на гигагерцах эти 2% смогут быть достигнуты, поэтому я их особо и не уменьшал, хотя это возможно. Понял, спасибо.
то что я привел в этом сообщении (вложение) Вам подходит ? Или Вы хотели что-то другое? См. выше. Но главное, хотелось бы иметь полную модель PDS, из которой бы видно было, как передаются шумы различных блоков на выход синтезатора.
|
|
|
|
|
Nov 22 2011, 11:49
|

.
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 424
Регистрация: 25-12-08
Пользователь №: 42 757

|
Цитата Я имел ввиду представить на одной картинке, для сравнения, два случая: выход ФД на одном триггере и выход ФД для случая PDS. Т.е. то же самое, что было на предыдущей картинке, только просил для большей чёткости уменьшить расстройку по частоте (она должна быть одинаковой в обоих случаях). А то получается для второго случая не пила, а ближе к синусоиде, и невозможно сравнить амплитуду с первым случаем. Сделал. Дополнительно еще понизил частоты, чтобы детальнее было видно что там на восходящей ветви ФД делается. Там откровенная немонотонность передаточной характеристики ФД , которая может сыграть злую шутку. Фапч может "захватить" участок спадающей коротенькой пилы на восходящем участке. Если повезет - будет как обычно, но если захват произойдет на границе такого участка, то может произойти усиление шумов. Причина возникновения таких участков не совсем очевидна, но, вероятнее всего, является особенностью работы PDS. Хотя не исключаю и глюков симулятора (вероятность 1%) или некорректно составленной модели фазорасщепителя (3%) . Вот приплывет другой более совершенный симулятор, для проверки проверю на нём, отпишусь, если будет время. Насчет точной картинки для одиночного RS триггера - там все слишком очевидно и соответствует теории K=Vпит/2pi, а 2pi поворот осуществляется за период разностной частоты. Но картинка приложена, правда постоянную времени фильтра пришлось увеличить до 10 мкс, чтобы уменьшить размах пульсаций на частоте сравнения ФД (по желтой линии) (выход фильтра).
Сообщение отредактировал тау - Nov 22 2011, 11:59
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Nov 22 2011, 13:56
|
Знающий
   
Группа: Участник
Сообщений: 620
Регистрация: 4-12-09
Из: Kiev
Пользователь №: 54 052

|
Цитата(тау @ Nov 22 2011, 13:49)  Сделал. Дополнительно еще понизил частоты, чтобы детальнее было видно что там на восходящей ветви ФД делается. Там откровенная немонотонность передаточной характеристики ФД , которая может сыграть злую шутку. Фапч может "захватить" участок спадающей коротенькой пилы на восходящем участке. Если повезет - будет как обычно, но если захват произойдет на границе такого участка, то может произойти усиление шумов. Причина возникновения таких участков не совсем очевидна, но, вероятнее всего, является особенностью работы PDS. Хотя не исключаю и глюков симулятора (вероятность 1%) или некорректно составленной модели фазорасщепителя (3%) . Вот приплывет другой более совершенный симулятор, для проверки проверю на нём, отпишусь, если будет время. Причина, по-моему, в дробности. Если посмотреть аналогичную картинку на выходе одиночного триггера, который работает в петле с дробным ДПКД (как в синтезаторах типа Frac-N), то там будет то же самое. Ложных захватов ни разу не обнаружил, хотя работаю с действующими макетами уже несколько лет.
Насчет точной картинки для одиночного RS триггера - там все слишком очевидно и соответствует теории K=Vпит/2pi, а 2pi поворот осуществляется за период разностной частоты. Но картинка приложена, правда постоянную времени фильтра пришлось увеличить до 10 мкс, чтобы уменьшить размах пульсаций на частоте сравнения ФД (по желтой линии) (выход фильтра). Спасибо, это то, что я хотел увидеть.
|
|
|
|
|
Nov 23 2011, 11:06
|
Знающий
   
Группа: Участник
Сообщений: 620
Регистрация: 4-12-09
Из: Kiev
Пользователь №: 54 052

|
Что-то не вижу откликов на вопрос Александра Ченакина: «а не является ли расщепление фазы по сути банальным умножением частоты, причём не самым лучшим (с точки зрения шумов) цифровым образом?». Попробую стимулировать обсуждение, высказав своё мнение. Крутизна фазовой характеристики уменьшается (это хорошо показал tay), т.е. уменьшается усиление в петле. Но много ли проку в большом усилении? В синтезаторах на основе ФАПЧ оно всегда избыточно (с точки зрения устойчивости системы) и потому его приходится уменьшать с помощью пропорционально-интегрирующего фильтра. В PDS синтезаторе без такого фильтра тоже не обойтись, просто он оказывается более лёгким. А главное в том, что в PDS синтезаторе сравнение фаз происходит на исходных частотах - опорной и сигнальной. Каждый опорный импульс работает, корректируя временнОе положение каждого сигнального импульса. Поэтому осмеливаюсь утверждать, что система действует так, как если бы деление частоты в петле отсутствовало. Жду возражений, если они имеются.
|
|
|
|
|
Nov 23 2011, 16:04
|

.
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 424
Регистрация: 25-12-08
Пользователь №: 42 757

|
Цитата(Vitaly_K @ Nov 23 2011, 15:06)  Но много ли проку в большом усилении? В синтезаторах на основе ФАПЧ оно всегда избыточно (с точки зрения устойчивости системы) и потому его приходится уменьшать с помощью пропорционально-интегрирующего фильтра. что увеличение (введение ) делителя с выхода в N раз , что уменьшение Kpd во столько же , и то и другое дадут одинаковое увеличение шума на выходе синтезатора на 20Log ( в полосе фильтра) (оговорка - при одинаковой плотности шума ФД) Не будете спорить что уменьшение N за счет делителя в простых синтезаторах позволяет уменьшить шумы в полосе ? Точно также и с крутизной детектора - она лишней не бывает. Цитата Поэтому осмеливаюсь утверждать, что система действует так, как если бы деление частоты в петле отсутствовало. Деления нет , а шум больше . Кроме того, коэффициент передачи для PDS надо по хорошему привязывать к r/q и c/q , а это означает еще и подстраиваемый коэффициент передачи ФД , который будет зависеть от выходной частоты. Что есть нехорошо для октавного синтезатора, ибо потребуется компенсировать это дело через параметры (фильтра? ). А можно и не компенсировать  , если крутизна VCO будет "загибаться" как q/c (q/r)
Сообщение отредактировал тау - Nov 23 2011, 17:22
|
|
|
|
|
Nov 23 2011, 18:32
|
Знающий
   
Группа: Участник
Сообщений: 620
Регистрация: 4-12-09
Из: Kiev
Пользователь №: 54 052

|
Цитата(тау @ Nov 23 2011, 18:04)  что увеличение (введение ) делителя с выхода в N раз, что уменьшение Kpd во столько же, и то и другое дадут одинаковое увеличение шума на выходе синтезатора на 20Log (в полосе фильтра) (оговорка - при одинаковой плотности шума ФД). Согласен.Не будете спорить что уменьшение N за счет делителя в простых синтезаторах позволяет уменьшить шумы в полосе? Согласен. Точно также и с крутизной детектора - она лишней не бывает. Лишней бывает, когда надо обеспечить устойчивость системы (прошлый раз я писал об этом).Деления нет, а шум больше. Можете ли это показать с помощью симулятора или расчётами?Кроме того, коэффициент передачи для PDS надо по хорошему привязывать к r/q и c/q , а это означает еще и подстраиваемый коэффициент передачи ФД , который будет зависеть от выходной частоты. Что есть нехорошо для октавного синтезатора, ибо потребуется компенсировать это дело через параметры (фильтра? ). А можно и не компенсировать  , если крутизна VCO будет "загибаться" как q/c (q/r). Это делается просто, программно, сдвигом значений R и C по диапазону частот.
|
|
|
|
|
Nov 23 2011, 20:11
|

.
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 424
Регистрация: 25-12-08
Пользователь №: 42 757

|
Цитата Лишней бывает, когда надо обеспечить устойчивость системы (прошлый раз я писал об этом). Вы действительно в этом видите проблему ? устойчивость - дело сугубо техническое в петле фапч. Измените номиналы элементов фильтра под "увеличенный" Kpd и проблема решена. Цитата Цитата Деления нет, а шум больше. Можете ли это показать с помощью симулятора или расчётами? N/Kpd есть пересчет плотности шума выхода детектора в плотность фазового шума выхода синтезатора на малых отстройках. Пусть N===1. чем меньше Kpd тем выше фазовый шум (при неизменной плотности на выходе ФД).
|
|
|
|
|
Nov 24 2011, 07:32
|
Знающий
   
Группа: Участник
Сообщений: 620
Регистрация: 4-12-09
Из: Kiev
Пользователь №: 54 052

|
Цитата(тау @ Nov 23 2011, 22:11)  Вы действительно в этом видите проблему? Устойчивость - дело сугубо техническое в петле фапч. Измените номиналы элементов фильтра под "увеличенный" Kpd и проблема решена. Согласен, именно так все и делают. Не встречал синтезатора на ФАПЧ, в котором не было бы пропорционально-интегрирующего фильтра (ПИФ). А он как раз для того, чтобы уменьшить коэффициент передачи петли, иначе система возбудится.
N/Kpd есть пересчет плотности шума выхода детектора в плотность фазового шума выхода синтезатора на малых отстройках. Пусть N===1. чем меньше Kpd тем выше фазовый шум (при неизменной плотности на выходе ФД). Хороший пример, когда N=1, а Kpd уменьшился. Это значит, что ПИФ может быть не таким жёстким, его коэффициент передачи можно соответственно увеличить, и всё останется так же, как было при прежнем, не уменьшенном Kpd. Главное – за счёт чего произошло уменьшение Kpd. Одно дело, когда из-за делителя частоты в петле, а другое – когда, как в PDS, делителя нет. Это я склонен так думать, а обосновываю тем, что ФД работает на исходных частотах, ни один импульс не теряется.
|
|
|
|
|
Nov 24 2011, 07:59
|

.
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 424
Регистрация: 25-12-08
Пользователь №: 42 757

|
Цитата Согласен, именно так все и делают. Не встречал синтезатора на ФАПЧ, в котором не было бы пропорционально-интегрирующего фильтра (ПИФ). А он как раз для того, чтобы уменьшить коэффициент передачи петли, иначе система возбудится. Хм... . Как ни уменьшайте коэффициент передачи открытой петли посредством ПИФа, а на нулевой частоте он все равно будет равен бесконечности, по причине того что VCO является в этом смысле идеальным интегратором (фазы) Цитата Хороший пример, когда N=1, а Kpd уменьшился. Это значит, что ПИФ может быть не таким жёстким, его коэффициент передачи можно соответственно увеличить, и всё останется так же, как было при прежнем, не уменьшенном Kpd. Не согласен. Не останется всё "так же" , шумы возрастут, ибо в выражении N/Kpd параметры ПИФа никак не отражены (не влияют на шумовую составляющую ФД в замкнутой петле). Вы же сами - апологет фундаментальности передаточных характеристик: Цитата(Vitaly_K @ Nov 18 2011, 12:37)  В синтезаторе PDS, в принципе, - та же петля ФАПЧ, и для неё писаны те же законы. Так о чём мы спорим? , вот и сделайте правильный вывод.
|
|
|
|
|
  |
4 чел. читают эту тему (гостей: 4, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|