Генератор синуса 10 кГц из цифрового опорного меандра, посоветуйте варианты схемы Опции

[sergunas]

Дополнительная информация:
Получаемый синус используется для модуляции СВЧ-генератора.
Требуется управляемая амплитуда в диапазоне от 1 до 3В для подстройки индекса модуляции.
В системе есть ПЛИС и микроконтроллер (МК): ПЛИС порождает сигнал меандра опорной частоты, МК предоставляет выходы для не сильно динамичного управления.

Варианты, которые приходят на ум:

1. Из ПЛИС цифровой меандр 10кГц пропускаем через активный фильтр на ОУ, содержащий цифровой потенциометр.
Из недостатков видится, высокие требования к фильтру, чтобы хорошенько задавить 3-ю гармонику.

2. Из ПЛИС - цифровой меандр 240кГц. На 12-разрядном сдвиговом регистре делаем делитель частоты на 24 (выход сдвигового регистра заводим на его вход через инвертор). Параллельные выходы сдвигового регистра соединяем вместе через резисторы, значения которых специально рассчитаны на получение в некоем приближении синуса. Далее фильтруем как в первом варианте.
Вроде как, в этом случае 3-я гармоника будет уже небольшой и к фильтру требований намного меньше.
Что-то на-подобии: http://www.intersil.com/content/dam/Inters...an97/an9780.pdf

Прошу поправить и дополнить.
Заранее признателен.

[blackfin]

Прошу поправить и дополнить.

3. Резисторная матрица R-2R.
4. ЦАП.

[Den64]

Может быть DDS генератор использовать?

[sergunas]

3. Резисторная матрица R-2R.
4. ЦАП.

Спасибо, за идеи. Но у ПЛИС очень мало свободных ног для R-2R. А вот ЦАП - как вариант, хотя тоже требует 3 вывода ПЛИС.

А мне ещё попутно пришёл на ум вариант:
5. ШИМ. Требуется всего один вывод от ПЛИС. И скорее всего 3-я гармоника будет тоже малой.

Может быть DDS генератор использовать?

Да, забыл добавить, крайне желательна отечественная ЭКБ. Хотя, конечно, шикарный вариант, спасибо.

[_pv]

1) сигма-дельта модулятор на частоте под сотню МГц в плис (https://www.xilinx.com/support/documentation/application_notes/xapp154.pdf) или в МК c десятком МГц, через какой-нибудь SPI (http://www.ti.com/lit/an/slyt076/slyt076.pdf) будет не хуже самодельного R2R цапа. хотя для честных 12 бит на 12кГц будет непросто.

2) взять готовый dds: вроде AD9837

[sergunas]

1) сигма-дельта модулятор на частоте под сотню МГц в плис (https://www.xilinx.com/support/documentation/application_notes/xapp154.pdf) или в МК c десятком МГц, через какой-нибудь SPI (http://www.ti.com/lit/an/slyt076/slyt076.pdf) будет не хуже самодельного R2R цапа. хотя для честных 12 бит на 12кГц будет непросто.

2) взять готовый dds: вроде AD9837

Про сигма-дельта сходу не въехал, буду читать. AD9837 - очень хороший вариант, если бы не отечественная ЭКБ.

[Raven]

Реализация DDS в ПЛИС.

[ViKo]

А ПЛИС и МК у вас отечественные? Ой-ё...
DDS в ПЛИС или в МК.

[VCO]

Варианты, которые приходят на ум:

1. Из ПЛИС цифровой меандр 10кГц пропускаем через активный фильтр на ОУ, содержащий цифровой потенциометр.
Из недостатков видится, высокие требования к фильтру, чтобы хорошенько задавить 3-ю гармонику.

2. ...

Прошу поправить и дополнить.

3. Из ПЛИС цифровой меандр 10кГц пропускаем через пассивный кварцевый фильтр. Далее дополняем цепочкой АРУ (АРМ), управляемую МК
4. Цепочку АРУ (АРМ) можно растащить вокруг кварцевого фильтра, упростив таким образом.

[domowoj]

хотя для честных 12 бит на 12кГц будет непросто.

Я так понял, что ТС_ру не нужны "честные 12 бит", у него есть 240кГц и нужна синусоида 10кГц,
т.е. 4 разряда.
240 кГц - счетчик - ПЗУ - ЦАП - ФНЧ(возможны вариации).

Сообщение отредактировал domowoj - Feb 16 2017, 03:10

[Alexashka]

Варианты:
1) с ПЛИС выводите ШИМ с максимально-возможной частотой, который фильтруете LC цепочкой (как в усилителях D-класса).
2) в контроллер зашивается таблица синуса, которая в двоичном коде выводится на 8 выводов порта, на них R-2R матрица резисторов и простенький R(L)C фильтр, но частота дискретизации тоже достаточно высокая потребуется, хотя бы 100кГц.

[Lmx2315]

Я всех уделаю самым полезным советом:
..генерируем 10 кгц меандр - в качестве полезного сигнала и CLOCK сигнал в качестве сигнала управления на фильтр MAX7418/MAX7420 (5th-Order, Lowpass, Switched-Capacitor Filters)
подстройкой тактовой частоты регулируем амплитуду выходного сигнала.

Прикрепленные файлы

 MAX7418_MAX7425.pdf ( 358.48 килобайт ) Кол-во скачиваний: 27

 

[Lerk]

Да, забыл добавить, крайне желательна отечественная ЭКБ.

2) взять готовый dds: вроде AD9837

Я всех уделаю самым полезным советом:
MAX7418/MAX7420 (5th-Order, Lowpass, Switched-Capacitor Filters)

Не читай тему, сразу пиши каммент...

[Lmx2315]

Не читай тему, сразу пиши каммент...

..принципиальные вещи надо добавлять в первое сообщение и выделять среди прочего текста.
з.ы.
есть отечественный DDS - 1508ПЛ8Т правда решение из пушки по воробьям.

[sergunas]

А ПЛИС и МК у вас отечественные? Ой-ё...
DDS в ПЛИС или в МК.

Вы правы, ПЛИС зарубежная, но как исключение. Поясните, что понимаете под DDS в ПЛИС? Генерация синуса в цифре с дальнейшей подачей это кода на сигма-дельта ЦАП (см. выше ссылку на xapp154)?

[ViKo]

Вы правы, ПЛИС зарубежная, но как исключение. Поясните, что понимаете под DDS в ПЛИС? Генерация синуса в цифре с дальнейшей подачей это кода на сигма-дельта ЦАП (см. выше ссылку на xapp154)?

В цифре. Просто на ЦАП подать. Хотя бы по SPI. Или прямо в микроконтроллере сделать, но это уже от способностей МК зависит.

[prig]

"Вот же, д'Б (С) Лавров.

Это только из сильно приплющенного состояния. Но, по крайней мере, Лаврова понять можно, а Вас не очень.
В том же, что касается сабжа, ну, попросили бы уточнить задачу, что ли. А то действительно, кубический синус в почти кубическом вакууме.

Но в общем-то, связка ПЛИС+ЦАП+ФНЧ невысокого порядка перекроет 99% при такой постановке задачи.
ШИМ для 10КГц конечно можно помусолить, но проще послать куда подальше, если требования к синусу хоть сколько-нибудь посерьёзней (аудио класс Д оставляем в покое).
Так что, и уточнять задачу особо нет смысла. И на странные советы по производству ЦАПа на R-2R можно не обращать внимания.
А с разрядностью ЦАП, требованием к ФНЧ и вариантом реализации в ПЛИС (как этот синус считать или из таблицы брать и т.п.) автор темы как-нибудь сам разберётся.

[Plain]

Из ПЛИС выгнать ШИМ-синус и помножить его на требуемую амплитуду посредством аналогового ключа (1302КН4У, наверное). Проблема только в том, что ключи у Минпромторга почему-то все классические высоковольтные и с двуполярным питанием, а все свежеразработанные низковольтные и с однополярным уже снимают с производства по причине отсутствия спроса, в частности, 1302КН1...3.

[prig]

... Генерация синуса в цифре с дальнейшей подачей это кода на сигма-дельта ЦАП (см. выше ссылку на xapp154)?

Почему обязательно сигма-дельта? Дипендс он. Требования к ЦАП преимущественно от THD+N и частоты зависят.

Из ПЛИС выгнать ШИМ-синус и помножить его на требуемую амплитуду посредством аналогового ключа (1302КН4У, наверное). Проблема только в том, что ключи у Минпромторга почему-то все классические высоковольтные и с двуполярным питанием, а все свежеразработанные низковольтные и с однополярным уже снимают с производства по причине отсутствия спроса, в частности, 1302КН1...3.

При том качестве, которое можно ожидать от ШИМ, проще помножить в цифре. Разницы не увидите. Тем более, с разрядностью проблем нет.
А выжимать качество из ШИМ может оказаться не совсем банальным даже для эквивалентных 10-ти разрядов.
И что-то мне подсказывает, что эквивалентных 8-ми разрядов для ТС может быть недостаточно. Разве что, ему просто свистнуть надо и поглядеть на красивую картинку.

1) сигма-дельта модулятор на частоте под сотню МГц в плис
...

Это если больше заняться нечем.

[_pv]

Почему обязательно сигма-дельта? Дипендс он. Требования к ЦАП преимущественно от THD+N и частоты зависят.

потому что в ПЛИС реализуется не сложнее чем ШИМ, а фильтровать гораздо проще, за счёт того что шум квантования на более высокие частоты уползает.

[prig]

потому что в ПЛИС реализуется не сложнее чем ШИМ, а фильтровать гораздо проще, за счёт того что шум квантования на более высокие частоты уползает.

Мороки в любом случае больше. Выдать и качественно "отфильтровать" предлагаемые 100МГц сигма-дельта, ч.б реализовать не слишком очевидные для данной задачи преимущества, может оказаться не проще, чем для сравнительно низкочастотного ШИМ. И если по-уму, то полученные требуемые характеристики надо гарантировать для кучи условий. И всё это ради эдак 80дБ THD+N при оптимистическом сценарии.

Но да, можно не связываться с интегральным ЦАПом. При требованиях использования нашей комплектации это м.б. существенно.
Я бы тогда предпочёл ШИМ на пару-тройку сотен КГц с коррекцией по типу современных усилителей класса Д и простеньким ФНЧ 3-го порядка.
Тоже морока, но более прогнозируемо.

[VCO]

Кварцевые фильтры на 10 кГц есть даже с 5-й приёмкой: http://morion.com.ru/rus/filters/
Причём это решение в отличие от других может выправить джиттер сигнала, если нужно.
Но есть и минус - со слишком хреновой опорой ПЛИС работать будет аналогично хреново.
Нужно, чтобы поделённая опора гарантированно попала в полосу кварцевого фильтра.

[blackfin]

потому что в ПЛИС реализуется не сложнее чем ШИМ, а фильтровать гораздо проще, за счёт того что шум квантования на более высокие частоты уползает.

В природе существует способ реализации "ШИМ" в ПЛИС с "шумами квантования на более высоких частотах": EDN.

[_Vova]

С каким дискретом нужно изменять амплитуду? из прямоугольника получить треугольник и подать на аппроксиматор.

[prig]

В природе существует способ реализации "ШИМ" в ПЛИС с "шумами квантования на более высоких частотах": EDN.

Строго говоря, техника улучшения характеристик ШИМ давно и хорошо проработана, преимущественно на ниве усилителей класса Д, и подразумевает не только шумы квантования. Литература по этой теме обширная. Для ряда задач, не считая аудио, овчинка выделки стоит.

Кварцевые фильтры на 10 кГц есть даже с 5-й приёмкой: http://morion.com.ru/rus/filters/
Причём это решение в отличие от других может выправить джиттер сигнала, если нужно.
Но есть и минус - со слишком хреновой опорой ПЛИС работать будет аналогично хреново.
Нужно, чтобы поделённая опора гарантированно попала в полосу кварцевого фильтра.

В конечном счёте, получится не дешевле ЦАПа, а мороки сильно больше. М.б. даже больше, чем с ШИМ. Дипендс он...

Так что, если ценник ЦАПа для т.с. не слишком критичен, то проще всего с ним. Или уж тогда с ШИМ разобраться.
А м.б. и не разбираться. Для каких-то задач сгодится и самый тупой вариант со сравнительно простеньким фильтром.

С каким дискретом нужно изменять амплитуду? из прямоугольника получить треугольник и подать на аппроксиматор.

Для цифры это не имеет значения. При правильно выбранной разрядности. Значение имеет динамический диапазон генерируемого сигнала.

[VCO]

В конечном счёте, получится не дешевле ЦАПа, а мороки сильно больше. М.б. даже больше, чем с ШИМ. Дипендс он...

Так что, если ценник ЦАПа для т.с. не слишком критичен, то проще всего с ним. Или уж тогда с ШИМ разобраться.
А м.б. и не разбираться. Для каких-то задач сгодится и самый тупой вариант со сравнительно простеньким фильтром.

Тут всё зависит от требований к качеству сигнала. ТС просил альтернативу - я её увидел. Не подойдёт - ну и ладно...

...В конце концов кварцевый фильтр можно самому сделать на резонаторах, если нужен очень чистый синус.

[Plain]

Из ПЛИС выгнать ШИМ-синус и помножить его на требуемую амплитуду посредством аналогового ключа

При том качестве, которое можно ожидать от ШИМ, проще помножить в цифре. Разницы не увидите. Тем более, с разрядностью проблем нет.

Разрядность ШИМ предельна, а потому фиксирована, поэтому проблемы есть и разницу очень даже будет видно. При перемножении же аналоговым ключом разрядности суммируются.

Вообще, автор ничего не говорил ни про имеющиеся ресурсы у отбитой с таким трудом у военпреда, но почему-то жуть как бедной аж на свободные ноги импортной ПЛИС для таких дополнительных к стратегической задаче роскошеств, как заурядная таблица синусов и регистр для её выгона, ни о требуемом качестве всего этого, да и вообще, давно сбежал из темы.

[Alexashka]

Кварцевые фильтры на 10 кГц есть даже с 5-й приёмкой: http://morion.com.ru/rus/filters/
Причём это решение в отличие от других может выправить джиттер сигнала, если нужно.

Интересная идея, я хотел тоже предложить автору чтото типа фильтра на мосте Вина, но для задачи автора она может быть неприемлемая. Во-первых неравномерность в полосе пропускания фильтра = 3дБ, т.е чтобы получить гарантированную амплитуду синуса ему нужно контролировать уровень сигнала на выходе фильтра. Тоже самое касается высокодобротного активного RC фильтра, любое отклонение номинала даже на 1% приводит к существенному изменению амплитуды.
Ну и второе -размеры такого фильтра с ладонь могут отпугнуть даже привыкших к габаритным деталям советских инженеров

[=L.A.=]

2. Из ПЛИС - цифровой меандр 240кГц. На 12-разрядном сдвиговом регистре делаем делитель частоты на 24 (выход сдвигового регистра заводим на его вход через инвертор). Параллельные выходы сдвигового регистра соединяем вместе через резисторы, значения которых специально рассчитаны на получение в некоем приближении синуса.

*
Вариант на кольцевом сдвиговом регистре прекрасно работает. Сам так делал. Только по ссылке регистр 16-ти разрядный ( так там написано )

Я делал вариант из журнала "Радио" начала 80-х годов. Статью из Радио не нашел, но по ссылке примерно похоже, к тому же 12 разрядов, как и требуется.

http://chipenable.ru/index.php/how-connect...tor-sinusa.html

Сообщение отредактировал =L.A.= - Feb 20 2017, 07:17

[MegaVolt]

В порядке бреда.
Может поставить внешний аналоговый генератор синуса. А опорную частоту затащить каким то образом в этот генератор чтобы возник эффект самосинхронизации двух генераторов. Например подать в сильно уменьшенном виде на питание. Чисто теоретически должно сработать

В своё время в экспериментальных целях удавалось запускать несколько кварцевых генераторов синхронно всего лишь за счёт питания от одного источника

[Guest_TSerg_*]

Может поставить внешний аналоговый генератор синуса. А опорную частоту затащить каким то образом в этот генератор чтобы возник эффект самосинхронизации двух генераторов.

На 10 кГц - это вряд ли.

[Егоров]

что-то я не могу разобраться: что вызывает основные затруднения - стабильность частоты или чистота формы сигнала?