Sin-генератор. Как лучше поступить? Опции

[bornbash]

Добрый день, уважаемый участники форума.
Есть датчик в виде катушки индуктивности. Надо его возбуждать гармоническим сигналом. Ток порядка 5-10 мА , не более. Частота - в районе 10 МГц. Обработка сигнала с датчика предполагается в виде синхронного детектирования. Потому необходимо иметь возбуждающий сигнал в квадратурах. Варианты, которые вижу я:

1. DDS. К примеру 9854. Позволяет получить сразу 2 квадратурных сигнала, что удобно. Но требует написания соответствующего софта и, самое неприятное, качественной разводки печатной платы (тактовая что-то в районе 300 МГц). Без приличного опыта в таких вещах - штука довольно трудозатратная.
2. Уже есть генератор LTC 6903. Выдает прямоугольники с частотой до 50 МГц и управляется с МК. Хочется поставить фильтр и получать синус из меандра. Тут два момента:
- не нашел методик построения активных фильтров на такие частоты (тот же Filter Lab не позволяет строить фильтры с верхней границей более 1 МГц) - может есть?
- адекватна ли идея поставить стандартный кварцевый на 10.7 МГц и за ним, видимо, усилитель ( ослабление сигнала в фильтре порядка 4 дБ)? Полоса пропускания фильтра в районе 100-150 кгц. Полоса полезного сигнала ожидается в пределах 10 кГц.
- стоит ли пытаться сделать 2 квадратурных сигнала для возбуждения датчика на двух LTC6903, если есть необходимость измерять фазу с точностью до 0.1 град?


С уважением.

[VCO]

Тут как-то один из уважаемых участников ветки RF&uWave Design предлагал получать квадратурные сигналы с помощью деления на 2 опорного сигнала, имеющего вдвое бОльшую частоту. Кажется, именно Ваш случай...

[bornbash]

Что то по запросу "квадратурные сигналы" в той ветке не нашел подобного.

[SmarTrunk]

Думаю, вполне можно современной быстрой КМОП-логикой сделать квадратурные сигналы из вдвое бОльшей частоты (посредством деления на два триггерами). Так ведь делалось еще в древние года, в известной схеме приемника прямого преобразования для средних волн. ФНЧ на такие частоты, вроде, пассивные ставят, а уже на выходе можно поставить буферы. В любом случае, надо учесть все возможные задержки, в логике и фильтрах, чтобы уложиться в заданную точность, по сдвигу фазы

[bornbash]

Формировать квадратуры с одного LTC6903 да, очень разумно. Спасибо. А касательно остального - фильтрации и прочего?

[SmarTrunk]

ФНЧ вроде не проблема, например на чип-индуктивностях и конденсаторах. Их количество, т.е. порядок фильтра, будет зависеть от требований к остаточному содержанию гармоник в сигнале

[Myron]

ФНЧ вроде не проблема, например на чип-индуктивностях и конденсаторах. Их количество, т.е. порядок фильтра, будет зависеть от требований к остаточному содержанию гармоник в сигнале

2 фильтра с относительной фазовой погрешностью (с разбросом между каналами) меньше (1/2...1/3)*0.1 град мне видится неразрешимой проблемой (ну конечно в серии, а в игрушках можно все). А почему бы не использовать квадратурные импульсы как есть?

[Леонид Иванович]

В данном случае - DDS - единственное правильное решение. Почему человека сбивают с пути истинного?

[Myron]

В данном случае - DDS - единственное правильное решение. Почему человека сбивают с пути истинного?

Конечно.
Но "человек" сказал, что это для него сложно. Да и задача не озвучена полностью, поэтому будем гадать (или пропускать). Может он и сам не понимает задачу.

[bornbash]

to Myron
Задача из области вихретокового контроля. Индуктивность датчика - в районе 10-15 мкГн. Относительные вносимые параметры на уровне десятых долей процента (и выше). Остальные сведения вроде привел. Чего еще не хватает?
Я вовсе не жажду отнимать ваше время на необоснованные гадания-рассуждения.
Сабж на этапе макетирования, про серию речь пока не идет.
Можно ли получить комментарий, почему DDS - единственный верный путь?

[Vishv]

На мой взгляд применение DDS в этой задаче не такая уж очевидная вещь... У меня была подобная задача, правда на AD9834, получить квадратурный сигнал на произвольной частоте не получается . Дело в том, что фазовый аккумулятор DDS имеет большую разрядность, чем разрядность, используемая для формирования выходного сигнала.
Это приводит к тому, что появляется дрожание фронта квадратурного сигнала (определяется старшим разрядом фазового аккумулятора) относительно выходного сигнала, причем это дрожание зависит от частоты выходного сигнала.
Получить квадратурный сигнал без дрожания фронта возможно только на фиксированной сетке частот, определяемой тактовой частотой деленной на степень "2" без остатка .
Ну по крайней мере я пришел к такому выводу...

[Белый дед]

Вы уверены, что сможете измерять с разрешением30 пс (0.1 градуса на 10 мгц)?
Еще можно прикинуть шумы усилителей, думаю что даже приблизиться не сможете.

[bornbash]

Вы уверены, что сможете измерять с разрешением30 пс (0.1 градуса на 10 мгц)?
Еще можно прикинуть шумы усилителей, думаю что даже приблизиться не сможете.

Веское замечание. Далеко не уверен. Здесь придется решать, какой из определяемых прибором параметров объекта контроля важнее. Быть может придется понижать частоту, чтобы добиться такой разрешающей способности по фазе.

[bornbash]

На мой взгляд применение DDS в этой задаче не такая уж очевидная вещь..

Получить квадратурный сигнал без дрожания фронта возможно только на фиксированной сетке частот, определяемой тактовой частотой деленной на степень "2" без остатка .
Ну по крайней мере я пришел к такому выводу...

Спасибо за замечание. Острого требования к частоте в моем случае нет. Модель показывает целесообразность работы в районе 10 МГц. Думаю при необходимости можно будет подобрать близкую частоту из сетки.

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[тау]

А может вам лучше квадратуры на приемном конце использовать ? тогда они легко получались бы в цифровом виде в виде логических уровней быстродействующей КМОП логики и управляли бы ключами синхронного квадратурного детектора . А передатчик - чистый синус без квадратур. Почему бы нет ?

[Myron]

Веское замечание. Далеко не уверен. Здесь придется решать, какой из определяемых прибором параметров объекта контроля важнее. Быть может придется понижать частоту, чтобы добиться такой разрешающей способности по фазе.

Так понижать частоту же придется в 10...20 раз (как минимум). Да при этом будет ой как непросто поймать свои 0.1 град. Даже если не нужна серия в будущем, это все надо измерять, а не декларировать.

[тау]

Так понижать частоту же придется в 10...20 раз (как минимум). Да при этом будет ой как непросто поймать свои 0.1 град.

ну и не сложно, на самом деле на 10 Мгц, при желании. Если не более 100К отсчетов в секунду.
Здесь бОльшая ошибка кроется не в электронике а в механике датчика и стабильности зазоров , влияет и прижим и даже звук. Говорю потому что я это наблюдаю, на бОлее высоких частотах.

[DRUID3]

Добрый день, уважаемый участники форума.
Есть датчик в виде катушки индуктивности. Надо его возбуждать гармоническим сигналом. Ток порядка 5-10 мА , не более. Частота - в районе 10 МГц. Обработка сигнала с датчика предполагается в виде синхронного детектирования.

Тут как-то один из уважаемых участников ветки RF&uWave Design предлагал получать квадратурные сигналы с помощью деления на 2 опорного сигнала, имеющего вдвое бОльшую частоту. Кажется, именно Ваш случай...

...i знов двiйка...

Мой ответ - DDS не нужен - слишком оверхед. Вообще можно сгенерировать синусоиду дифуравнением(по-сути IIR с ПОС, где-то тут книгу Родэ-Шварца бросали там это есть) в микроконтроллере. И еще вопрос нужна ли квадратура? Вместо квадратурного генератора лучше синус и цифровой квадратурный приемник. А на 10 MHz с этим хорошо справится какая-нить трехточка с кварцем + ФНЧ.

Получить квадратурный сигнал без дрожания фронта возможно только на фиксированной сетке частот, определяемой тактовой частотой деленной на степень "2" без остатка .

...для DDS да, для дифура в микроконтроллере - нет. В нем ни спуров ни интермодуляций - идеальный любительский синтезатор, только с ПП при старте... Эх где мой юношеский уровень тестостерона, счас бы засел...

[bornbash]

Вообще можно сгенерировать синусоиду дифуравнением(по-сути IIR с ПОС, где-то тут книгу Родэ-Шварца бросали там это есть) в микроконтроллере.

Спасибо. Посмотрю что это - не слышал покамест.

И еще вопрос нужна ли квадратура? Вместо квадратурного генератора лучше синус и цифровой квадратурный приемник. А на 10 MHz с этим хорошо справится какая-нить трехточка с кварцем + ФНЧ.

Когда я генератором для возбуждения датчика сам управляю с МК, мне четко ясно, где у меня точка отсчета и относительно чего считать фазы. В случае емкостной трехточки я задаю, фактически, только частоту. Или в случае цифрового квадратурного приемника мне и не важна начальная фаза сигнала возбуждения?? К тому же в случае трехточки опять надо как-то формировать квадратурный сигнал для приемной стороны, даже если возбуждать датчик только синусом.

[DRUID3]

Спасибо. Посмотрю что это - не слышал покамест.

...на рисунке. IIR из 2-х звеньев, не нужно что-то выдумывать элементарная функция на C.

Когда я генератором для возбуждения датчика сам управляю с МК, мне четко ясно, где у меня точка отсчета и относительно чего считать фазы. В случае емкостной трехточки я задаю, фактически, только частоту.

Ну возможно и так...

Или в случае цифрового квадратурного приемника мне и не важна начальная фаза сигнала возбуждения?? К тому же в случае трехточки опять надо как-то формировать квадратурный сигнал для приемной стороны, даже если возбуждать датчик только синусом.

...тут вот какое дело - если Вам нужна фаза +/- 90(не 45 потому как у Вас же не радиоканал, и один из входов приемника запросто может быть синхронизирован с генератором) то достаточно будет квадратуры в приемнике. Если же фазу нужно считать непрерывно, в том числе т.с. "витки фазы", то, возможно, лучше и с программным генератором в самом деле...

Эскизы прикрепленных изображений

 

[bornbash]

А может вам лучше квадратуры на приемном конце использовать ? тогда они легко получались бы в цифровом виде в виде логических уровней быстродействующей КМОП логики и управляли бы ключами синхронного квадратурного детектора . А передатчик - чистый синус без квадратур. Почему бы нет ?

К сожалению, не приходилось никогда заниматься построением квадратурных вещей. Теорию почитал вроде как (http://dspsys.org/vsa/23-iqdemod). Но что-то не вполне понимаю, как при возбуждающем синусе можно использовать на приемной стороне логические уровни? Можно ссылку?

[DRUID3]

К сожалению, не приходилось никогда заниматься построением квадратурных вещей. Теорию почитал вроде как (http://dspsys.org/vsa/23-iqdemod).

хороший сайт...

Но что-то не вполне понимаю, как при возбуждающем синусе можно использовать на приемной стороне логические уровни? Можно ссылку?

Погуглите - "детектор Тайлоу" или "любительский SDR приемник". Можно было бы напрямую это в контроллере, но у Вас очень высокие частоты, а скорость изменения сигнала намного меньше - оверхед.

[bornbash]

Спасибо,DRUID3, буду изучать.

Сообщение отредактировал bornbash - Dec 11 2012, 10:55