ADF4351, Непонятно, где косяк Опции

[InsaneLogic]

Здравствуйте, увадаемые форумчане!

У меня возникли проблемы с ADF4351. Уровень выходного сигнала составляет -30 dBm, в то время как должен - +5 dBm. Плата программируется корректно (согласно описанию из даташита). Нужную частоту генерирует, однако в спектре выходного сигнала присутствует большое количество гармоник (оно возрастает при уменьшении частоты синтезируемого сигнала). Работает на нагрузку 50 Ом. Можете ли вы подсказать, из-за чего такие проблемы могут возникать?

С уважением,
Михаил, студент.

[Lmx2315]

а как мощность измеряли?

[InsaneLogic]

С помощью спектроанализатора Gwinstek GSP-7730 (просто подключили выход платы к входу прибора - выход, кабель и вход - 50 Ом). Проблема, собственно, ещё и в том, что мощность побочных гармоник практически не отличается от мощности основного сигнала (отличие составляет максимум 3-5 dBm). Данная ситуация сохраняется как на относительно низких (100МГц), так и на высоких частотах(1ГГц).

[VCO]

Это ГУН "звенит" либо из-за неправильно рассчитанного внутрипетлевого фильтра, либо из-за неправильно выбранных или запрограммированных настроек режима работы микросхемы. Считал как, в ADIsimPLL? Если в ней, то неплохо бы проект выложить, предварительно сжав в rar или zip...

[InsaneLogic]

Считал в ADIsimPLL. Проект прилагаю в файле (Design 1.rar).  Design1.rar ( 6.59 килобайт ) Кол-во скачиваний: 240

[VCO]

Странно, но никакого криминала в проекте пока не вижу. Правда я с этой микросхемой так и не стал связываться, нашёл поинтереснее.
Есть пара мыслей:
1. Судя по проекту Fref=Fpd=13 МГц, т.е. опора попадает на фазовый детектор без изменений. Я обычно избегаю такого, особенно на низких частотах, где обычно требуется меандр, а у меня обычно синус. Я бы всё-таки поделил на 2 или, на худой конец, умножил на 2, а затем поделил на 2.
Ещё надо проверить, соответствует ли сигнал на входе REFin требованиям даташита по уровню и смещению.
2. Если C2=515nF - это многослойная керамика X7R 0,47uF в параллель с меньшим конденсатором, то я бы его попробовал заменить на плёночный или, на худой конец, на тантал.
Но лучше дождаться совета от тех, кто работал с ADF4351...

[telix]

Странно, но никакого криминала в проекте пока не вижу. Правда я с этой микросхемой так и не стал связываться, нашёл поинтереснее.

А какая поинтереснее, если не секрет.

[VCO]

А какая поинтереснее, если не секрет.

HMC835 и MAX2870. Первая интересна как замена DDS, вторая - как широкополосная ФАПЧ.
ЗЫ: Только обратил внимание, что земляки.

[arhiv6]

У меня такое было пару раз при непропаях в выходных цепях синтезатора (получалась нагрузка не 50ом, при этом иногда при сбрасывании мощности до -4дБм сигнал становился нормальным). Можете привести схему включения (интересны выходные цепи - от выходов RFout до нагрузки) и написать, на каких частотах предполагается работать?

[Lmx2315]

С помощью спектроанализатора Gwinstek GSP-7730 (просто подключили выход платы к входу прибора - выход, кабель и вход - 50 Ом). Проблема, собственно, ещё и в том, что мощность побочных гармоник практически не отличается от мощности основного сигнала (отличие составляет максимум 3-5 dBm). Данная ситуация сохраняется как на относительно низких (100МГц), так и на высоких частотах(1ГГц).

Чтобы измерить мощность сигнала в полосе на анализаторе, нужно посмотреть полосу занимаемую основными гармониками , потом на анализаторе выставить соответствующую полосу пропускания , на экране будет здоровый шумовой горб - вот по его максимому и смотреть что получилось. Это если вас беспокоит выдаёт ли ваша микруха заданый уровень сигнала.

Почему у вас забор палок - это потому что ваше кольцо ФАПЧ не в захвате, либо расчитали не верно , либо запаяли не верные компонеты , либо всё - таки запрограмировали не правильно.

Дно у микрухи синтезатора припаяно к земле?

[InsaneLogic]

Схема включения в формате Altium Designer 10 в архиве  ADF4351_board_sch.rar ( 40.75 килобайт ) Кол-во скачиваний: 217
.

[KSANDER]

Был опыт работы с 4350. Фильтр считал в ADsimPLL, в итоге всплыли примерно Ваши симптомы, времени копать глубоко не было, пришлось тупо повторить номиналы фильтра из схемы референсной платы, включая токозадающий резистор. Проблема ушла. Попробуйте провести подобный опыт, может поможет.

[arhiv6]

Altium Designer 10 программа, наверное, хорошая, но не у всех есть Сделайте пожалуйста экспорт схемы в pdf или png...

Сообщение отредактировал arhiv6 - Feb 22 2013, 09:35

[ledum]

У нас приколы были на стартеркитовской плате (хи-хи), пока нафиг не выкинули индуктивности (3.9нГ ЕМНИП) в коллекторах по выходу и не поставили резисторы по 51Ому. Разводку этой платы вообще ключница какая-то пьяная делала. Переходных с верхних земляных полигонов копланаров ноль целых фиг десятых и в самых неподходящих местах.

[VCO]

Altium Designer 10 программа, наверное, хорошая, но не у всех есть

Для этого достаточно фришного Altium Designer Viewer , что у них на сайте лежит.

[arhiv6]

Я про него знаю, но качать его, потом под вайном ещё ставить... Проще сразу в png выложить...

[тау]

Проще сразу в png выложить...

Эскизы прикрепленных изображений

 

[khach]

Схема включения в формате Altium Designer 10 в архиве  ADF4351_board_sch.rar ( 40.75 килобайт ) Кол-во скачиваний: 217
.

Сама по себе схема на таких частотах практически бесполезна- разводку платы покажите. И толщину ламината укажите, а то вдруг у Вас плата 2.5 мм толщиной- индуктивность виасов под термалпадом тогда будет запредельной.

[Victor®]

У нас приколы были на стартеркитовской плате (хи-хи), пока нафиг не выкинули индуктивности (3.9нГ ЕМНИП) в коллекторах по выходу и не поставили резисторы по 51Ому. Разводку этой платы вообще ключница какая-то пьяная делала. Переходных с верхних земляных полигонов копланаров ноль целых фиг десятых и в самых неподходящих местах.

Прошу прощения, что пишу тут.
Ledum, не могу отправить Вам личное сообщение (походу ящик ваш или полный или отключен)

[arhiv6]

Автор, попробуйте резисторы 68Ом убрать, проверьте, что не впаяны резисторы R31, R33. Для 100МГц разделительные конденсаторы поставьте 1нФ.
Если не поможет, совсем уберите трансформаторы попробуйте включить по схеме:

Для широкого диапазона я включал так, прекрасно работало, но у неё больше потери - на выходе около 0дБм (включению трансформатора не удивляйтесь, это трансформатор на длинных линиях):

Если необходима мощность больше (до +3дБм), используйте схему с LC Balun (Figure 39. в даташите), но она рассчитывается для небольшого диапазона частот (примерно с октаву), за диапазоном мощность падает. Кстати, +5 дБм я с микросхемы так и не получил

Сообщение отредактировал arhiv6 - Feb 22 2013, 15:33

[Victor®]

HMC835 и MAX2870. Первая интересна как замена DDS, вторая - как широкополосная ФАПЧ.
ЗЫ: Только обратил внимание, что земляки.

Вот еще по-интереснее - LMX2581
http://www.ti.com/product/lmx2581?DCMP=hpa...1s-pr#samplebuy

[InsaneLogic]

Сбрасываю в PDF схему и плату.  Main_Board.rar ( 555.41 килобайт ) Кол-во скачиваний: 444
Толщина FR4 = 1 мм.

Сообщение отредактировал InsaneLogic - Feb 24 2013, 14:12

[khach]

Сбрасываю в PDF схему и плату.  Main_Board.rar ( 555.41 килобайт ) Кол-во скачиваний: 444
Толщина FR4 = 1 мм.

Очень хороший пример, как ненадо делать. Во первых, ни одного виаса под термалпадом, что прямо противоречит даташиту. Во вторых- разрыв земли и разводка непонятно чего под ВЧ выходами. Так делать можно только на 4-слойной плате, когда есть сполшная земля во внутренних слоях. В третьих- длиннючие, по меркам СВЧ дорожки от 10, 16 ноги. А конденсаторы вообще на другой стороне платы, после виаса, одиночного, который на такой частоте- индуктивность значительная. Я вообще-то эти ноги оформляю с радиалстабом прямо от ноги, но это изврат для MAX2870, у котрого 6 ГГц частота, а цоколевка практически точно такая.
Да, кстати, из опыта- обычно из-за неправильной разводки сходит с ума внутрренняя цифровая РЧ часть- перскалер итд. То есть, можно захватить ФАПЧ и получить более-менее нормальный спектр, используя внешнню фапч, но как только включаем внутреннюю- петля разваливается, а щуп анализатора спектра, поднесенный вплотную к микросхеме, видит высшие гармоники генерируемого сигнала (наверно от фронтов в прескалере) которые вылазят наружу из-за плохого заземления.

[Herz]

Во первых, ни одного виаса под термалпадом, что прямо противоречит даташиту.

А конденсаторы вообще на другой стороне платы, после виаса, одиночного, который на такой частоте- индуктивность значительная.

Нет такого слова - виас. Особенно одиночного. Наверное, переходное отверстие имеется в виду. Если по-английски, то via.
Vias - множественное число.
Извините, что не удержался, уж больно глаз режет. Совсем русский язык исчезает...

[khach]

Нет такого слова - виас.

А жалко. А то набирать "переходное отверстие" все-таки неоправданно долго. Виа по-русски как-то не звучит как существительное. Вот и появилось сленговое виас и виасы как калька с английского.
ЗЫ. чтобы не было оффтопика
Вот пример разводки ADF4360 который мне нравится. Ног конечно у корпуса меньше, но функционально они расположены подобно 4351. Обратите внимание на фильтровые конденсаторы около ВЧ выхода- вот это расстояние очень критично, по крайне мере из моего опыта. Несомненно, в структуре 4351 и подобных есть внутренние блокировочные конденсаторы, что позволяет прощать некоторые дефекты разводки. Вот бы еще кто сделал микрофотографию кристалла, чтобы понять, на каких ногах они есть и их примерную емкость.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[decom]

Мутная разводка, фильтр ChargePump это понятно, но какого трасса от него загибается и идет к RF выходу, и там переходное, которое на лишний миллиметр отодвигает такие важные конденсаторы.
Нет схемы/фотки в анфас и нижнюю сторону, чтоб обнюхать получше. Во картинку прицепил для ADF4360 от штатной EVB.

Сообщение отредактировал decom - Feb 24 2013, 17:31

[khach]

Мутная разводка, фильтр ChargePump это понятно, но какого трасса от него загибается и идет к RF выходу, и там переходное, которое на лишний миллиметр отодвигает такие важные конденсаторы.

Блокировочные конденсаторы не отодвигают, а согласование с РЧ линиями может и дальше находится. Плата там 4- слойка, поэтому управляющее напряжение chargepupm они снизу провели. а я когда на двухслойке повтрял просто резистор поставил трухольный как перемычку.

[InsaneLogic]

Очень хороший пример, как ненадо делать. Во первых, ни одного виаса под термалпадом, что прямо противоречит даташиту. Во вторых- разрыв земли и разводка непонятно чего под ВЧ выходами. Так делать можно только на 4-слойной плате, когда есть сполшная земля во внутренних слоях. В третьих- длиннючие, по меркам СВЧ дорожки от 10, 16 ноги. А конденсаторы вообще на другой стороне платы, после виаса, одиночного, который на такой частоте- индуктивность значительная. Я вообще-то эти ноги оформляю с радиалстабом прямо от ноги, но это изврат для MAX2870, у котрого 6 ГГц частота, а цоколевка практически точно такая.
Да, кстати, из опыта- обычно из-за неправильной разводки сходит с ума внутрренняя цифровая РЧ часть- перскалер итд. То есть, можно захватить ФАПЧ и получить более-менее нормальный спектр, используя внешнню фапч, но как только включаем внутреннюю- петля разваливается, а щуп анализатора спектра, поднесенный вплотную к микросхеме, видит высшие гармоники генерируемого сигнала (наверно от фронтов в прескалере) которые вылазят наружу из-за плохого заземления.

Прошу прощения, но я не совсем Вас понял. Ведь у ADF4351 ноги 10 и 16 - не СВЧ. Это питание (10 - AVdd; 16, 17 - Vvco). Или там тоже имеют значение виасы? И виасы у меня там под термалпадами тоже есть (по 9 штук). А вот переходные отверстия на СВЧ выходах к подтягивающим резисторам - да, косяк.

[VCO]

И виасы у меня там под термалпадами тоже есть (по 9 штук). А вот переходные отверстия на СВЧ выходах к подтягивающим резисторам - да, косяк.

Виасы под термалпадом видны только на 9-й странице pdf-версии, поэтому все решили, что их там нет. Наверное всё-таки стоит скачать ADViewer !
Пока нету времени всё сновательно проанализировать, поэтому есть только вопрос: Почему номиналы в схеме не соответствуют номиналам ADIsimPLL?

[InsaneLogic]

Виасы под термалпадом видны только на 9-й странице pdf-версии, поэтому все решили, что их там нет. Наверное всё-таки стоит скачать ADViewer !
Пока нету времени всё сновательно проанализировать, поэтому есть только вопрос: Почему номиналы в схеме не соответствуют номиналам ADIsimPLL?

Вариант из ADLsim - тот вариант, который впаян сейчас. В схеме - старый вариант. Он взят из сехмы оценочной платы ADF4351, взятой с сайта производителя.

Сейчас буду пробовать все рекомендации с форума - начиная от пересчёта в ADLsimPLL и перепайки петлевого фильтра и кончая выходами.

[khach]

Прошу прощения, но я не совсем Вас понял. Ведь у ADF4351 ноги 10 и 16 - не СВЧ. Это питание (10 - AVdd; 16, 17 - Vvco). Или там тоже имеют значение виасы? И виасы у меня там под термалпадами тоже есть (по 9 штук). А вот переходные отверстия на СВЧ выходах к подтягивающим резисторам - да, косяк.

10, 16, 17 - питание синтезатороной и РЧ части микросхемы. Конечно это не описано в даташите, но спектр помех на этих выводах об этом свидетельствует. Откуда запитан ФД- неизвестно.
Замечания про виасы термалпада снимаются- мой косяк, недоглядел ПДФ с проектом. Как один из вариантов борьбы с рваной землей - позамыкать петлю питания конденсаторами на землю в обе стороны - и к термалпаду, и наружу. Хотя бы по 2 конденсатора на сторону микросхемы. Только конденсаторы обязательно должны быть СВЧ, т.е собственный резонанс на частотах выше 4 ГГц.

[InsaneLogic]

Пересчитал и перепаял петлевой фильтр. Выходная частота стала очень стабильной. Шаг перестройки ровно такой, какой я и указываю. Остаётся одно но: какие-то побочные спектры. Как от них избавиться? Прилагаю файлы в архиве (там спектры и проект в ADIsimPLL)  ADF4351________.rar ( 46.16 килобайт ) Кол-во скачиваний: 212
.

[arhiv6]

Это гармоники вашего сигнала. На выходе у этих синтезаторов далеко не синус. В даташите так и написано: уровень второй гармоники -20дБ относительно основного сигнала, уровень третей гармоники -10дб, у остальных гармоник уровень будет меньше. Избавиться от них только с помощью ФНЧ, других способов не знаю

[VCO]

Избавиться от них только с помощью ФНЧ, других способов не знаю

Можно и перестраиваемым полосовым, но это уже менее рационально, чем пара-тройка коммутируемых ФНЧ или перестраиваемый ФНЧ.
А нужно ли от них избавляться??? Это же учёба?...

[InsaneLogic]

Ну да. Просто, я думал, что там синус выходить будет) Интересно же. Если невозможно, то значит невозможно). То есть, получается, что генератор, перестраиваемый в широкой полосе на базе этой схемы сделать нереально? Вообще, практическим заданием было создать генератор синуса, перестраиваемый в полосе от 900 МГц до 4ГГц.

[InsaneLogic]

Существуют-ли микросхемы, работающие в том же диапазоне, но не имеющие подобного рода проблем с гармониками?

[arhiv6]

Наврядли... А с каким качеством нужен синус?

[InsaneLogic]

Что имеется в виду под качеством?

[VCO]

Да и проблема то на самом деле не существует. Всё легко решается фильтрацией по выходу. Нужна либо пара перестраиваемых ФНЧ+ЦАП, либо набор ФНЧ+многоканальные коммутаторы. Второе решение обычно применяют чаще, но в полосе более 2 октав оно становится нерациональным.
Ещё можно ЖИГ-фильтр по выходу поставить, но это далеко не всегда применимо и оправдано. Всё зависит от цели и характеристик...

...Под качеством, как я понял, имеется в виду максимальный уровень гармонических составляющих отно сительно несущей, выраженный в дБ.

[arhiv6]

Да, это я и имел в виду.
"пара перестраиваемых ФНЧ+ЦАП" - а можно пример такой схемы, просто я не совсем понял, при чём тут цап и как сделать перестраиваемый ФНЧ на такой диапазон (900 МГц - 4ГГц)...

[VCO]

Да, это я и имел в виду.
"пара перестраиваемых ФНЧ+ЦАП" - а можно пример такой схемы, просто я не совсем понял, при чём тут цап и как сделать перестраиваемый ФНЧ на такой диапазон (900 МГц - 4ГГц)...

Если взять ЦАП AD5781 и пару перестраиваемых фильтров HMC890LP5 и HMC881LP5 и правильно их скоммутировать, то выфильтровать синус в таком диапазоне представляется вполне реальным. Не думаю, что есть смысл рисовать схему...

[khach]

и пару перестраиваемых фильтров HMC890LP5 и HMC881LP5

При цене этих фильтров в 98 бакинских за штуку на сайте hittite дешевле взять вторую 4351 и смеситель. Настроить ее на фиксированную частоту и смесиителем и одним ФНЧ выделить разностную частоту.
Пытались уже выфильтровывать гармоники перестраиваемыми филтрами- но слишком невыголно получается. Если набором постоянных фильтров - то куча переключателей получается и много места на плате уходит под фильтры. Если перестраиваемыми фильтрами (полосовик и режектор) то настройка очень геморройная - цена рабочего времени наладчика задирает цену изделия до небес.

[VCO]

Но ведь фильтрация гармоник - вещь сугубо специфическая и не слишком часто потребная. 200$ - чепуха в сравнении с ЖИГ-фильтром и его схемой управления. Если речь идёт о генераторе ценою в несколько килобаксов, то как вариант выглядит резонно. Тем более, что такие варикаповые фильтры многие сами собирают.
Насчёт коммутации: до 8 каналов всё не так уж громоздко при двухстороннем монтаже на многослойке. Мы обычно спокойно к этому относимся. Вот от 16 и выше - беда!
А вот насчёт смешивания я не понял: как таким образом получить чистый синус от 0,9 до 4 ГГц?

[khach]

А вот насчёт смешивания я не понял: как таким образом получить чистый синус от 0,9 до 4 ГГц?

Да вот как то так (выдрал из сервисмануала первого попавшегося СВЧ генератора). Только диапазон ЖИГа земенить на фундаментальный диапазон ADF ( 2200-4400). Какую брать частоту гетеродина дауна- тут надо подумать. В принципе будет работать и 2200 и 4400 (если выход от нуля требуется) но надо смотерть на нежелательные компоненты в спектре и доступность элементов. Если надо по-дешевле я бы на 2200 сделал. Если надо по-чище спектр то на 4400. Ну и ФНЧ надо добавить после смесителя на блок-схеме.
Ну понятнго дело что на семплеры и старинную фапч обращать внимание ненадо- у нас все в микросхеме спрятано.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[InsaneLogic]

Уважаемые форумчане, спасибо за помощь и советы! Проблема решена.