Компактный генератор синуса и косинуса Опции

[whazza]

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.

[MaxPIC]

Соберите необходимый Вам генератор синуса. Например, такой: http://cds.linear.com/docs/LT%20Journal/05...LTC1968-Pei.pdf
Промоделируйте его, определите чувствительность важных для Вас параметров генератора от температуры.
Можно поискать генератор в виде отдельного модуля, если не хочется самому заморачиваться этим.

[VCO]

Пара AD9833, AD9837 илиAD9838 + пара OPA211 или один OPA2211 в DFN-8

[MaxPIC]

Кстати, если модуль, то есть ML2037 (http://www.hit.bme.hu/~papay/edu/Acrobat/ML2037.pdf) + усилитель до 20 В.

[whazza]

Спасибо за советы. Идея с модулями (двумя и синхронизированными), пожалуй, идеальна во всем, кроме габаритов. А модулей с синусом и косинусом в одном чипе Вы не встречали?

[V_G]

По фильтрам - посмотрите MAX7419-7420 (Бессель и Баттерворт 5-го порядка). Их можно тактировать от контроллера, обеспечив стабильность частоты среза и соответственно фазовой характеристики. У них же есть семейство тактируемых фильтров 8-го порядка (от MAX7401), но их я не применял

[VCO]

Спасибо за советы. Идея с модулями (двумя и синхронизированными), пожалуй, идеальна во всем, кроме габаритов. А модулей с синусом и косинусом в одном чипе Вы не встречали?

Они все большие, дорогие и высокочастотные, например, AD9854.
В Вашем случае напрашивается деление КГ до 125 кГц, пассивная фильтрация и усиление типа АРУ, если не требуется частоту перестраивать или подстраивать. Элементарно реализовать на маленькой BGA-шной CPLD-шке типа XC9572, если джиттер не особо критичен. В Вашем варианте вы имхо всё сильно усложнили, объединив усиление и фильтрацию.
А вообще-то такие задачи как правило не так формулируются, приводится исходная задача, но этого, возможно, делать и не стОит из соображений конфиденциальности.

[In_an_im_di]

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.

Размеры корпуса МК вырастут конечно, но тоже способ, значительно снижающий требования к фильтрации:
повысьте разрядность. Например, из памяти программ МК циклично выдавайте на порт вывода код синуса на старшие биты и код косинуса на младшие, далее два ЦАП на весовых резисторах. Таким образом с одного 8-разрядного порта получите два 4-битных синус-косинус сигнала, которые уже легче фильтровать, чем меандры. Далее улучшить можно применив два 8-битных порта ввода-вывода для син и кос, но, размеры корпуса МК еще более вырастут...


Параметры 125кГц/90град/20В какбэ наталкивают на мысль об использовании сего генератора в системе ID. Если это так, то у вас задано много лишних требований, там всё прощще.

Сообщение отредактировал In_an_im_di - Jan 5 2013, 11:05

[polyname]

Какие посоветуете идеи?

контроллер с двумя ЦАПами (напр.STM32).
пример DDS генератора на несколько каналов: http://we.easyelectronics.ru/reptile/mnogo...r-na-stm32.html

Сообщение отредактировал polyname - Jan 5 2013, 12:59

[In_an_im_di]

контроллер с двумя ЦАПами (напр.STM32).
пример DDS генератора на несколько каналов: http://we.easyelectronics.ru/reptile/mnogo...r-na-stm32.html

для 125кГц скорости хватит?

[polyname]

хватит, там у ЦАПов макс.частота выдачи прямоугольника больше 300кГц, для синуса - под 1МГц

[whazza]

Не ID (там-то и меандром контур можно раскачать). Частота случайно совпала. Тут прецизионка, связанная вообще с лазерами, поэтому исходное ТЗ действительно не могу публиковать. Тем более, задача решена, а не устраивает, в основном, спектр полученного синуса и не очень значительная температурная нестабильность.

За идеи большое спасибо. Пассивная фильтрация и повышение разрядности, скорее всего, и устроят.

[Herz]

Кстати, если модуль, то есть ML2037 (http://www.hit.bme.hu/~papay/edu/Acrobat/ML2037.pdf) + усилитель до 20 В.

Ну что мешало нормальную ссылку дать?

[Massi]

max038

[rx3apf]

Уж сто лет снята с производства. А когда производилась, стоила как чугунный мост. И как синхронизировать два генератора (нужны ведь квадратурные) ?

а не устраивает, в основном, спектр полученного синуса и не очень значительная температурная нестабильность.

Тогда, может быть, сделать генераторы на сдвиговых регистрах с весовыми резисторами на выходе ? Все ж чище, чем меандр. И фильтровать проще... А, пардон, уже предложили - на микроконтроллере это все равно компактнее выйдет.

Сообщение отредактировал rx3apf - Jan 5 2013, 18:26

[Microwatt]

Понятно, что сегодня без гигагерцового процессора и 100разрядного ЦАП никто ничего смотреть не будет.
Но просто для интереса, например
http://zpostbox.ru/sine_wave_oscillators.html

[rx3apf]

Человек просил 100 ppm. Аналоговые решения сразу идут лесом.

Сообщение отредактировал rx3apf - Jan 5 2013, 18:35

[Самурай]

И еще человек просил нестабильность сдвига между sin/cos в доли градуса. И вряд ли в эту просьбу входит опция на индивидуальную многочасовую настройку каждого изделия с прогоном по температуре и подбором кучки конденсаторов по ТКЕ

Чисто аналоговые решения идут уже через два леса.

[jam]

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.

Делал подобную штуку на dspic - на два цапа выводов хватает, в качестве записи использовал выделенный задержкой фронт младшего бита, который при каждом телепался 0-1. До мегагерца такой подход вполне. Правда получается не 3 корпуса - МС, два цапа, логика на WR и усилитель на два канала и синхронизацию.
PS Если интересно, где-то в глубинах компа лежит программа на С для вычисления таблиц синуса-косинуса в HEX для контроллера. Могу посмотреть - правда уже толком и не помню, чего там. Таблица пишется в файл, который грузится в МС. Можно было через usb c компа менять этот файл и получался довольно интересный универсальный генератор - правда за ненадобностью я это дело положил в стол.

[rx3apf]

Может быть, стоит глянуть что-нибудь у Cypress из ихних PSoC...

[Microwatt]

И еще человек просил нестабильность сдвига между sin/cos в доли градуса. И вряд ли в эту просьбу входит опция на индивидуальную многочасовую настройку каждого изделия с прогоном по температуре и подбором кучки конденсаторов по ТКЕ

Чисто аналоговые решения идут уже через два леса.

Нет, спорить не буду. Со сдвигом фаз там немного легче, а с амплитудой и проч... да,большой точности не достичь.
Однако, три четверти шансов, что и не нужно это вообще. Это статистика форума.

[In_an_im_di]

Пассивная фильтрация и повышение разрядности, скорее всего, и устроят.

щщё глубже в ваши задачи залезть и изготовить надо - обращайтесь. я за всегда рад и сделаю. за деньги.

я во все производства вхож. хошь-быстро и дорого будет, хошь-дёшево и медленно.

квадратурные стабильные сигналы 125 нужны только для ооочень дистанционного считывания карточек айди. думайте дальше сами, читайтели

Сообщение отредактировал In_an_im_di - Jan 5 2013, 20:00

[polyname]

квадратурные стабильные сигналы 125 нужны только для ооочень дистанционного считывания карточек айди. думайте дальше сами, читайтели

тогда зачем там чистый синус ? разве для детектирования не достаточно меандров ?

[MaxPIC]

Понятно, что сегодня без гигагерцового процессора и 100разрядного ЦАП никто ничего смотреть не будет.
Но просто для интереса, например
http://zpostbox.ru/sine_wave_oscillators.html

Лучше дайте ссылку на первоисточник: sloa060

[proba60]

Два цифровых сигнала с разницей 125 КГЦ нагружены на смеситель на исключающем ИЛИ.Выход с него управляет двумя разнополярными токовыми
зеркалами нагруженными на ёмкость.На выходе sinus.

[jam]

Два цифровых сигнала с разницей 125 КГЦ нагружены на смеситель на исключающем ИЛИ.Выход с него управляет двумя разнополярными токовыми зеркалами нагруженными на ёмкость.На выходе sinus.

Здорово придумано!
Вот только кроме сдвинутого на 90 синуса обычно хочется ещё и прямоугольник прям из цифры.Ещё один фазовый детектор?

[proba60]

Здорово придумано!
Вот только кроме сдвинутого на 90 синуса обычно хочется ещё и прямоугольник прям из цифры.Ещё один фазовый детектор?

Ну так Топикстартера прямоугольник вроде-бы не интересовал

[ViKo]

Два цифровых сигнала с разницей 125 КГЦ нагружены на смеситель на исключающем ИЛИ.Выход с него управляет двумя разнополярными токовыми
зеркалами нагруженными на ёмкость.На выходе sinus.

Можете выложить сам проект? Не понимаю...

[proba60]

Можете выложить сам проект? Не понимаю...

Вот картинка на выходе исключающего ИЛИ при подаче на вход элемента двух меандров с близкими частотами
("покрутите" схемку в любом симуляторе)

[ViKo]

Вот картинка на выходе исключающего ИЛИ при подаче на вход элемента двух меандров с близкими частотами
("покрутите" схемку в любом симуляторе)

Подозреваю, треугольник. Который вы отфильтровали до чего-то, похожего на синус.
То же самое можно сделать, если от прямоугольника оставить только первую гармонику. Но треугольник, конечно, фильтровать проще.

[VCO]

То же самое можно сделать, если от прямоугольника оставить только первую гармонику. Но треугольник, конечно, фильтровать проще.

Но треугольник после фильтрации оставит меньшую амплитуду, чем меандр с таким же размахом + его ещё надо сформировать, а меандр можно взять готовый после деления кварца в микроконтроллерое, CPLD или на логике с нужным коэффициентом деления. Тож на тож...

[ViKo]

Проверил.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[proba60]

Подозреваю, треугольник. Который вы отфильтровали до чего-то, похожего на синус.
То же самое можно сделать, если от прямоугольника оставить только первую гармонику. Но треугольник, конечно, фильтровать проще.

Треугольник...Может вы и правы ,но я больше склоняюсь что огибающая ближе к синусу(сдесь при меньшей дискритезации более грубая картинка)

[Iptash]

Вот схема, кучу таких переделал, работают идеально. На вход прямоугольный сигнал нужной вам частоты, на выходе синус косинус. Только нужны конденсаторы с хорошим ТКЕ и возможно подбирать и резисторы не хуже 1% и прецензионные операционники . Эту схему я делал на частоту 2500Гц, есть калькулятор по расчетам(название забыл) нужно пересчитать на вашу частоту.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[proba60]

Подозреваю, треугольник. Который вы отфильтровали до чего-то, похожего на синус.
То же самое можно сделать, если от прямоугольника оставить только первую гармонику. Но треугольник, конечно, фильтровать проще.

Ещё в догонку.....подайте на вход двух полярного источника тока простой меандр, и получите "незаваленный" на вершине треугольник на выходной ёмкости независимо от её номинала.Так что думаю подозрения необоснованны

Сообщение отредактировал proba60 - Jan 23 2013, 18:31

[ViKo]

А что вы видите на моих картинках?
Думаю, у вас есть несколько низкочастотных фильтров - логика, транзисторы, конденсатор, которые фильтруют гармоники. Если гармоники треугольника придушить, то в первую очередь завалятся изломы треугольника - вершины.
Спектр своего синуса покажите. В LTspice вычисляется.
А то, что показали сейчас - 1.6 kHz. Намного ниже того, что показано раньше. Поэтому гармоники не фильтруются.

[proba60]

Если гармоники треугольника придушить, то в первую очередь завалятся изломы треугольника - вершины.

Это если применить RC цепь тогда завалятся вершины ,а здесь генератор стабильного тока (который обычно и применяют если нужно получить треугольник)

А то, что показали сейчас - 1.6 kHz. Намного ниже того, что показано раньше. Поэтому гармоники не фильтруются.

Вершины не завалятся независимо от частоты ,вот здесь 100 килогерц.

Сообщение отредактировал proba60 - Jan 24 2013, 02:47

Эскизы прикрепленных изображений

 

[VCO]

Вот схема, кучу таких переделал, работают идеально. На вход прямоугольный сигнал нужной вам частоты, на выходе синус косинус. Только нужны конденсаторы с хорошим ТКЕ и возможно подбирать и резисторы не хуже 1% и прецензионные операционники...

Такой подход к схемотехнике оправдан только для единичных устройств, работающих в тепличных условиях. Задача намного проще...

[ViKo]

Это если применить RC цепь тогда завалятся вершины ,а здесь генератор стабильного тока (который обычно и применяют если нужно получить треугольник)
Вершины не завалятся независимо от частоты ,вот здесь 100 килогерц.

Выходит, генератор тока в волшебном превращении треугольника в синус не участвует. Тогда что создает синус, Исключающее ИЛИ?

Показываю спектр на прямом выходе исключающего ИЛИ в той схеме, что уже демонстрировал.
Видите синус? Я - нет. Вижу 40 Hz, 120 Hz, 200 Hz... (upd. ошибся с цифрами, исправил)
Значит, исключающее ИЛИ двух частот не дает синуса.
Если хотите продолжить беседу, выкладывайте свой проект, а не фрагменты, из которых не понять ни сигналов, ни номиналов элементов.

Следующая картинка - проект с изменяемой частотой среза. Без комментариев.

[proba60]

Выходит, генератор тока в волшебном превращении треугольника в синус не участвует. Тогда что создает синус, Исключающее ИЛИ?

Показываю спектр на прямом выходе исключающего ИЛИ в той схеме, что уже демонстрировал.
Видите синус? Я - нет. Вижу 400 Hz, 1200 Hz, 2kHz...
Значит, исключающее ИЛИ двух частот не дает синуса.
Если хотите продолжить беседу, выкладывайте свой проект, а не фрагменты, из которых не понять ни сигналов, ни номиналов элементов.

Да , информацию о форме сигнала создаёт исключающее ИЛИ в результате смешивания входных сигналов F1-F2 Только на выходе элемента
информация в форме ШИМа как в усилителях класса D Пауза в ШИМе управляет втекающем в ёмкость (стабильным)током а импульс ШИМа управляет вытекающим (стабильным) током Вы анализируете в симуляторе свою схему а результаты привязываете к моей

 _____________4_.rar ( 1.48 килобайт ) Кол-во скачиваний: 112


Сообщение отредактировал proba60 - Jan 24 2013, 13:09

Причина редактирования: избыточное цитирование

[Iptash]

Такой подход к схемотехнике оправдан только для единичных устройств, работающих в тепличных условиях. Задача намного проще...

Такие схемы в промышленности работают, например для запитки индуктосинов, сельсинов и пр.. И куда проще такой подход. С процессора берешь прямоугольник нужной частоты
и все, не нужно ШИМ синусоида или треугольник.

[ViKo]

Мои картинки из цитаты уберите. А свой проект лучше заархивируйте, и выложите отдельным файлом.
А xor - оно везде xor.

[proba60]

Мои картинки из цитаты уберите. А свой проект лучше заархивируйте, и выложите отдельным файлом.
А xor - оно везде xor.

Ещё один вариант на том же принципе.  asc.rar ( 55.59 килобайт ) Кол-во скачиваний: 127

[ViKo]

Ещё один вариант на том же принципе.  asc.rar ( 55.59 килобайт ) Кол-во скачиваний: 127

Чтобы проверить ваш проект, нужна еще библиотека. Чтобы ее скачать, нужно зарегистрироваться...
Спектр где?

[тау]

А xor - оно везде xor.

хоr делает линейно нарастаищий и спадающий ток. Грубо говоря - симметричную пилу , с кучей ВЧ гармоник , которые потом выфильтровываются большой емкостью.
Для простоты можно представить что это просто пила тока (см рис). Ка известно , если пилу тока проинтегрировать (источник тока на ёмкость - это типа интегратор) , то на выходе получится парабола.
Две развернутые вверх и вниз параболы, сшитые в точках излома пилы тока (во времени) рисуют нечто похожее на синус. Хотя это и не синус в строгом смысле . Но иногда устраивает, но не всех. Спектр такого параболоидного синуса внизу на рисунке.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ViKo]

хоr делает линейно нарастаищий и спадающий ток.

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

[proba60]

Чтобы проверить ваш проект, нужна еще библиотека. Чтобы ее скачать, нужно зарегистрироваться...
Спектр где?

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

Две развернутые вверх и вниз параболы, сшитые в точках излома пилы тока (во времени) рисуют нечто похожее на синус. Хотя это и не синус в строгом смысле . Но иногда устраивает, но не всех. Спектр такого параболоидного синуса внизу на рисунке.

к сожалению в этом симуляторе не работал прокомментируйте плиз иконки

[ViKo]

Разве это препятствие?

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.

к сожалению в этом симуляторе не работал прокомментируйте плиз иконки

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

[proba60]

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

[тау]

к сожалению в этом симуляторе не работал прокомментируйте плиз иконки

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

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

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

[нищеброд]

Показываю спектр на прямом выходе исключающего ИЛИ в той схеме, что уже демонстрировал.
Видите синус? Я - нет. Вижу 40 Hz, 120 Hz, 200 Hz... (upd. ошибся с цифрами, исправил)

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

[тау]

А я в Вашем спектре вижу именно синус.

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.

[нищеброд]

Кстати это есть ограничение предлагаемой схемы для получения синуса на 125 кГц : несущие придется выбирать очень высоко.

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

Да откель там синусу взяться ?
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.

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

[ViKo]

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

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.

[VCO]

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?

[тау]

Ну и к чему пришли в итоге? Из чего проще сделать синус: из меандра или из треугольника???

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 :

с минимальным уходом напряжения во времени ( не хуже 0,1 % за сутки). Частота 125 кГц со стабильностью примерно порядка 100 ppm . Нестабильность сдвига фазы — доли градуса. Рабочая температура от 10 до 50 градусов.

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

[ViKo]

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?

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.

[VCO]

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.

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!

[тау]

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...

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

[Iptash]

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.

[shkal]

Tо 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.

Можно ли этот момент подробнее осветить?

[Iptash]

Можно ли этот момент подробнее осветить?

Если не изменяет память, такая схема есть в приводе Размер 2М-21 в схеме запитки фазовращателя, в описании подробно описано это дело, если найду скину.

[_gari]

Берем один аналоговый генератор синуса с хорошими параметрами,
берем второй с возможностью регулировки частоты от напряжения,
разгоняем полученные синусы 1 и 2 и ограничиваем, т.е. получаем прямоугольники.
Подаем прямоугольники на "исключающее или", а выходной сигнал интегрируем, получаем сигнал ОС.
т.е. банальная фапч, но со сдвигом фазы на 90гр.

на картинке
один стабильный генератор 100кГц, второй 100кГц ФМ, промодулирован 10кГц для наглядности, синий -сигнал ОС



картинка сигналов при удержании петлей фапч
красный- выход "исключающего или", серый -сигнал ОС

[VCO]

Берем один аналоговый генератор синуса с хорошими параметрами,
берем второй с возможностью регулировки частоты от напряжения,
разгоняем полученные синусы 1 и 2 и ограничиваем, т.е. получаем прямоугольники.
Подаем прямоугольники на "исключающее или", а выходной сигнал интегрируем, получаем сигнал ОС.

Идея очень интересная, но я не понял, как получить абсолютно равные амплитуды с точностью не хуже 0,1 % в первом и втором аналоговых генераторах? Как это сделать с помощью DDS или ЦАП - мне понятно, а вот с аналоговыми схемами у меня не всегда всё гладко в понимании. Может растолкуете...

[Iptash]

Можно ли этот момент подробнее осветить?

Вот схема и описание.

Прикрепленные файлы

 Razmer.rar ( 421.4 килобайт ) Кол-во скачиваний: 52

 

[shkal]

Спасибо, понятно.

[_gari]

Идея очень интересная, но я не понял, как получить абсолютно равные амплитуды с точностью не хуже 0,1 % в первом и втором аналоговых генераторах? Как это сделать с помощью DDS или ЦАП - мне понятно, а вот с аналоговыми схемами у меня не всегда всё гладко в понимании. Может растолкуете...

можно получить отдельной петлей АРУ, петли фапч и ару при этом будут взаимно независимые, точнее, их можно сделать такими.

Сообщение отредактировал _gari - Jan 30 2013, 08:11

[shkal]

для этого нужен детектор с точностью лучше, чем 0.1% на 125 КГц, что само по себе нетривиальная задача.

[_gari]

сложить на интеграторе прямой син1 и инверсный син2, при равенстве их амплитуд и частоты, сумма =0 .... не вижу принципиально ничего невозможного в точности 0,1% для современных ОУ.

зы. возможно это и неправильно, надо проверить

Сообщение отредактировал _gari - Jan 30 2013, 09:01

[shkal]

Как это, у нас же сдвиг между син1 и син2 должен быть 90

[_gari]

похоже, что проще всего просто сложить син1 и син2, решается чисто тригонометрически, продетектировать и получить сигнал ОС АРУ

Сообщение отредактировал _gari - Jan 30 2013, 16:24

[shkal]

Ну дык и я о том: чтобы продетектировать, нужен детектор

[_gari]

как бы технических проблем для реализации явно не вижу, вопрос скорее в габаритах, но прецизионка тоже ведь чего-то да стоит.

[ViKo]

как бы технических проблем для реализации явно не вижу, вопрос скорее в габаритах, но прецизионка тоже ведь чего-то да стоит.

DDS!

[Iptash]

Я еще делал(но не доделал) так. С вых. CPLD два меандра сдвинутые в начальном значении на 90гр. поступают на фильтр где преобразуются в SIN и COS соответственно. С этих выходов поступают на аналоговые компараторы с вых. которых уже реальное значение сдвига опять заводятся на CPLD где сравнивается
с некой константой и соответсвенно угол увеличевают или уменьшают. Этим автоматически достигается любой нужный угол.

[shkal]

как бы технических проблем для реализации явно не вижу, вопрос скорее в габаритах, но прецизионка тоже ведь чего-то да стоит.

А вы попытайтесь для начала найти прибор, которым можно измерить напряжение на 100КГц с точностью 0.1%

[_gari]

А вы попытайтесь для начала найти прибор, которым можно измерить напряжение на 100КГц с точностью 0.1%

подобные случаи иногда встречаются в жизни и преодолевать их надо сообразно обстоятельствам

как-то, в ЛОМО принимали нашу разработку и по результатм тестов сказали,
- Ребята, давайте мы запишем, что у вашего прибора шумы ххмкВ, ну не можем же мы написать в акте, что шумов у него нет совсем.
поскольку нас по ТЗ это вполне устраивало, так и записали, 2 или 3 ед. их измерителя. Собственно проверить шумы там было действительно довольно проблемно, т.к. прибор охлаждался жидким азотом, а микросхемы для тракта усиления специально собирались по всей конторе и тестировались на шумы, отбирая лучшие из нескольких сотен.

как-то, для одной автоматизированной системы выходного контроля, где было 50 однотипных тестеров собранных в сеть управления и сбора данных, пришлось специально разработать и автоматизированный калибратор, который в них вставлялся, управлялся по той же сети и автоматом проводил поверку тестеров. А на сам калибратор существовала своя, отдельная программа и методика для тестирования его параметров уже ручками и с применением поверенных приборов.

т.е. все это к тому, что если задача поверки на вас не лежит, то задача разработчика - правильно спроектировать, а если лежит - значит делаем сами, что требуется..
измерить напряжение на 100КГц с точностью 0.1% совсем не сложно, паче там синус, в некоторых приборах на таких частотах счет идет на отдельные шумовые электроны, пусть не единицы, а сотни и тысячи, в зависимости от условий охлаждения, но, тем не менее, в расчетах они фигурируют уже в штуках.

[VCO]

DDS!

Ну а если абстрагировать задачу по другому пути цифроаналогового преобразования:
1. Получаем чистенький калиброванный синус 125кГц (пока неважно как!).
2. Сдвигаем его ровно на 90^о или задерживаем ровно на 2 мкс неискажая.
3. Усиливаем синус и косинус прецизионными усилителями до 40 В.
Это решение может быть достаточно прецизионным и компактным? А то я в аналоге не силён...

[_gari]

структурно выгдит проще, но паразитных параметров надо учитывать куда больше
например, у синуса скорость нарастания в районе нуля одна, а на макушке совсем другая, т.е. и лианеризация цапом соответственно тоже будет различаться.
+ требования к элементной базе растут весьма сильно, видимо на 1-2 порядка по частоте минимум.

т.е. бесплатный сыр бывает тока в мышеловках

Сообщение отредактировал _gari - Jan 31 2013, 06:07

[stells]

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.

почему страшные требования? хороший синус получается, делал аналогично: ИОН, контроллер, ФНЧ 1-го порядка (пила), ФНЧ 2-го порядка (Саллена-Кея) на мощном и высоковольтном ОУ (OPA552, so-8)

кстати, частота именно Ваша, 125кГц

Сообщение отредактировал stells - Jan 31 2013, 06:46

[Herz]

почему страшные требования? хороший синус получается, делал аналогично: ИОН, контроллер, ФНЧ 1-го порядка (пила), ФНЧ 2-го порядка (Саллена-Кея) на мощном и высоковольтном ОУ (OPA552, so-8)
кстати, частота именно Ваша, 125кГц

А чего ж ему плохим получиться? Однако, если нужны:
а) высокая стабильность амплитуды и
б) высокая стабильность фазовой задержки, то
требования к фильтрам предъявляются действительно серьёзные. У Вас на схеме их целых два и, соответственно, 6 частотозадающих элементов, которые должны быть очень хорошими. Всё равно сложно это всё застабилизировать, даже если второй фильтр - Бесселя.
Я поступал несколько иначе: записывал табличный синус в ПЗУ (точнее, два), генератор вычитывал его содержимое и подавал параллельный код на хорошие ЦАПы, точек было 256 или 512 на период (уже не помню). Фазовый сдвиг получался фиксированным (определялся чтением таблицы и мог меняться дискретно) и требования к выходному фильтру существенно снижались. Для такой частоты вполне надёжное решение, ИМХО.

[stells]

... точек было 256 или 512 на период...

8мкс/256... прочитать ПЗУ, инкрементировать адрес, отправить значение в ЦАП, цикл... тактов 10-15 получится, это минимум мегагерц на 300 должен быть контроллер... но я не спорю, тоже вариант

[Herz]

8мкс/256... прочитать ПЗУ, инкрементировать адрес, отправить значение в ЦАП, цикл... тактов 10-15 получится, это минимум мегагерц на 300 должен быть контроллер... но я не спорю, тоже вариант

А контроллер тут не нужен. Точнее, нужен только для управления. Генератор, счётчики, ПЗУ - всё внешнее. И довольно дешёвое.

[stells]

Генератор, счётчики, ПЗУ - всё внешнее.

так автор хотел на 3-х корпусах соик сделать... хотя похоже он уже ничего не хочет и в обсуждении не участвует

[VCO]

так автор хотел на 3-х корпусах соик сделать... хотя похоже он уже ничего не хочет и в обсуждении не участвует

Да неважно, я ему вариант в трёх Q(D)FNах уже в первом посте накидал, пусть анализирует. Такие задачи постоянно в аналоговой или радиоветке всплывают, даже как-то интересно стало после новогодней паузы. Уже столько вариантов набросали, даже и не думал, что до такого дойдёт...

[Plain]

Если вариант фильтрации опорных прямоугольных почти устраивает, то ей можно немного помочь, создав синус и косинус в виде сигналов ШИМ.

Например, выгонять из МК типа PIC12F1840 последовательным интерфейсом чередующиеся биты и разделять их триггерами, получатся потоки 4 Мбит, либо выгонять один сигнал, а второй получать его задержкой парой сдвиговых регистров, получатся потоки 8 Мбит.

[Iptash]

Если вариант фильтрации опорных прямоугольных почти устраивает, то ей можно немного помочь, создав синус и косинус в виде сигналов ШИМ.

ШИМом результирующий сигнал плохой получается.

[тау]

в копилку предложений:
старенькая AD639 когда-то создавалась под подобные задачи, но и она не выполнит требований ТС, имхо.

[shkal]

Чисто аналоговое решение: генератор с колебательным звеном на основе фильтра переменных состояния - 3 сдвоенных ОУ (3-сам ген. 2-детектор 1-интегратор) и немного дискрета. Конденсаторы ,задающие частоту - NP0.
Сдвинутые на 90 сигналы есть изначально на выходах генератора. ОУ типа AD8066 в MSOPe

[Iptash]

Если автору не смущают цены, то самое лучшее это на ЦАПе, как советовали. Это и стабильность и точность и простота и повторяемость и ...

[Plain]

ШИМом результирующий сигнал плохой получается.

Автор темы был вполне доволен одним битом, а здесь 5, и с учётом того, что свой МК он не считал, результат получен тремя триггерами, т.е. менее половины площади SOIC8.

[_Pasha]

stm32 в LQFP48, но смонтированный на вертикально стоящей платке - и весь генератор. Буфер, правда, нужен...