Моделирование ФАПЧ в ADS, Кто делал поделитесь информацией Опции

[Green_Smoke]

Здравствуйте!
Ищу информацию о моделировании PLL в ADS.
Задача достаточно скромная: фиксированная частота, однокольцевая ФАПЧ на 8ГГц.
В основном интерес представляет фазовая характеристика, джиттер.
Моделировал ADSimPLL, но почему-то расчеты не сходятся с данными эксперимента.
Хочу попробовать посмотреть, что даст ADS.
Кто работал, подскажите с чего лучше начать?

[VCO]

Моделировал ADSimPLL, но почему-то расчеты не сходятся с данными эксперимента.

А можете показать модель ADIsimPLL? Дело в том, что у меня в начале тоже были полные несовпадения, но теперь кое-что начало получаться, но только пока на активных фильтрах. Только тут, на форуме, подсказали что несовпадение в моделях с пассивными фильтрами вызвано нулевой установкой тока утечки по умолчанию. Может быть у Вас тоже такая ситуация?

[VitaliyZ]

Хочу попробовать посмотреть, что даст ADS.

Хлопотно это в АДС.

Кто работал, подскажите с чего лучше начать?

Можно начать с DesignGuide/PLL в Schematics.

[Green_Smoke]

А можете показать модель ADIsimPLL? Дело в том, что у меня в начале тоже были полные несовпадения, но теперь кое-что начало получаться, но только пока на активных фильтрах. Только тут, на форуме, подсказали что несовпадение в моделях с пассивными фильтрами вызвано нулевой установкой тока утечки по умолчанию. Может быть у Вас тоже такая ситуация?

Выкладываю, свой проект в ADIsimPLL вместе с библиотеками для ГУНа и входного опорного сигнала.
Кратко о гетеродине:
Фиксированная выходная частота 8,08ГГц
Частота сравнения 10МГц
ГУН: HMC506LP4
Делитель: HMC433
ФАПЧ: ADF4112
параметры фильтра на схеме

Измерения проводил на FSUP26, от него же брал опорную частоту 10МГц.
В результате измерений получил на 8-10 дБ более высокий уровень ФШ. Причем параметры кольца оптимизировались в процессе настройки.
Модель с измеренными значениями начинает совпадать при выборе частоты сравнения в 1МГц, т.е. увеличении общего уровня ФШ.
В нее заложены параметры кольца, полученные после оптимизации.
В общем всячески пытался понять где правда...

Кривые измеренных ФШ приведены для двух гетеродинов, при измерениях был включен режим подавления дискретных составляющих, правда было их не так и много
Посмотрите, жду комментариев...

Хлопотно это в АДС.



Можно начать с DesignGuide/PLL в Schematics.

А что это если не секрет?

[proxi]

Посмотрите, жду комментариев...

но 680 на резисторе, это 68 Ом в реале, может неправильный номинал ввели в расчет..
у меня в ADS е более менее совподало..
полочка до 10КГц классическая, это полоса ФАПЧ а.
здесь похожий макет на 12GHz.
Перформанс с шумами был получше.

[Green_Smoke]

но 680 на резисторе, это 68 Ом в реале, может неправильный номинал ввели в расчет..
у меня в ADS е более менее совподало..
полочка до 10КГц классическая это полоса ФАПЧ а.
здесь похожий макет на 12GHz.

Да, действительно там резистор 68 Ом стоит, но это только старая фотка, сейчас там 680 Ом.
С этим номиналом сделали уже более 10 шт.

А что у вас за СВЧ материал для гетеродина использован?

[proxi]

Да, действительно там резистор 68 Ом стоит, но это только старая фотка, сейчас там 680 Ом.
С этим номиналом сделали уже более 10 шт.

А что у вас за СВЧ материал для гетеродина использован?

Да, судя по всему, такой же как и у вас, Roger 4350.
Забавна, а что у вас с каплером, случаем не перепутали. На делитель
поступает с изолированного конца, где сигнала, в идеале, не должно быть.
Направленность этого хозяйства предпочтительна, ибо отсекает от
возможного мусора, генерируемого данным делителем.

[VCO]

Выкладываю, свой проект в ADIsimPLL вместе с библиотеками для ГУНа и входного опорного сигнала.

Пардон, аттаченного проекта так и не нашёл! Разуйте мои глаза, если они обуты, плз! А шумы действительно завышены.

Кратко о гетеродине:
Фиксированная выходная частота 8,08ГГц
Частота сравнения 10МГц
ГУН: HMC506LP4
Делитель: HMC433
ФАПЧ: ADF4112
параметры фильтра на схеме

Я бы взял HMC508LP4, у него шумы на 10 дБ ниже, ADF4108 или HMC700 без делителя (или 4106 для RFOUT/2). Частоту сравнения увеличил бы до 40 или 80 МГц при опоре 160 МГц. Фильтр пришлось бы поменять на активный на OPA211, но не жалко (везде, где мог, поменял пассивные ФНЧ на активные – нигде пока не пожалел об этом). Думаю, что таким образом удалось бы снизить шумы как минимум на 20 дБ.
Теперь, когда у Вас всё сделано, это уже неконструктивно, но заметьте на будущее (если я прав, что бывает пока, увы, нечасто).

Измерения проводил на FSUP26, от него же брал опорную частоту 10МГц.
В результате измерений получил на 8-10 дБ более высокий уровень ФШ. Причем параметры кольца оптимизировались в процессе настройки.
Модель с измеренными значениями начинает совпадать при выборе частоты сравнения в 1МГц, т.е. увеличении общего уровня ФШ.
В нее заложены параметры кольца, полученные после оптимизации.
В общем всячески пытался понять где правда...

Правду со стороны сейчас трудновато установить, тем более, что Вы говорите, что на фотке не те номиналы, которые теперь стоят, но по всем прикидкам шумы не должны быть выше -80 дБн/Гц на 10 кГц даже для этой схемы даже с таким ГУНом. А какая сейчас полоса и частота сравнения ФАПЧ? И какие теперь шумы, лучше или хуже, чем аттаченные?

[Green_Smoke]

Пардон, аттаченного проекта так и не нашёл! Разуйте мои глаза, если они обуты, плз! А шумы действительно завышены.

Пардон, забыл зацепить, выкладываю...

Я бы взял HMC508LP4, у него шумы на 10 дБ ниже, ADF4108 или HMC700 без делителя (или 4106 для RFOUT/2). Частоту сравнения увеличил бы до 40 или 80 МГц при опоре 160 МГц. Фильтр пришлось бы поменять на активный на OPA211, но не жалко (везде, где мог, поменял пассивные ФНЧ на активные – нигде пока не пожалел об этом). Думаю, что таким образом удалось бы снизить шумы как минимум на 20 дБ.
Теперь, когда у Вас всё сделано, это уже неконструктивно, но заметьте на будущее (если я прав, что бывает пока, увы, нечасто).

Это ,как говориться, был первый блин, в смысле гетеродин. На момент разработки ни ADF4108 и ни HMC508LP4 не было. Опора у нас от водородного стандарта (в штатном режиме) и смех и грех - 5МГц. Для испытаний делаем возможность работы с 10МГц.

Правду со стороны сейчас трудновато установить, тем более, что Вы говорите, что на фотке не те номиналы, которые теперь стоят, но по всем прикидкам шумы не должны быть выше -80 дБн/Гц на 10 кГц даже для этой схемы даже с таким ГУНом. А какая сейчас полоса и частота сравнения ФАПЧ? И какие теперь шумы, лучше или хуже, чем аттаченные?

На фотке все как есть за исключением резистора, там сейчас 680 вместо 68 Ом и конденсаторы 0,01мк и 0,1 мк. Полоса фильтра около 10кГц, что видно из измеренной характеристики. Частота сравнения 10МГц. Шумы те, что приводятся последние.
Чтобы окончательно внести ясность - только фотография старая, все остальное приведено для последнего работающего варианта. Значения элементов на фотографии указаны последние.

Собственно появилась возможность измерить характеристики хорошим прибором и возникла потребность разобраться что к чему. Мне тоже кажется что шумы несколько завышенные. Вопрос почему?.

Да, судя по всему, такой же как и у вас, Roger 4350.
Забавна, а что у вас с каплером, случаем не перепутали. На делитель
поступает с изолированного конца, где сигнала, в идеале, не должно быть.
Направленность этого хозяйства предпочтительна, ибо отсекает от
возможного мусора, генерируемого данным делителем.

Все возможно, как указывал выше, первый блин (гетеродин)...
А метериалы у нас разные, у меня Roger RO3010. А вы многослойку используете или только один слой Roger 4350?

[тау]

Собственно появилась возможность измерить характеристики хорошим прибором и возникла потребность разобраться что к чему. Мне тоже кажется что шумы несколько завышенные. Вопрос почему?.

Похоже?
подозрение на обведенное красным.
Измените также в библиотеке данные для HMC506 , там у Вас Kv записано 165 а надо 120 (по даташиту на частоте 8G)
также на всякий случай Power поставьте 5 (не знаю скока там с ответвителя в петлю идет, но не 14 dBm) . Outpp тоже не 3V
C новыми библиотеками пересоберите новый проект, иначе Kv не перепишется, несмотря на изменение в библиотеке.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[VitaliyZ]

А что это если не секрет?

Это то, с чего можно начать в ADS. Вас же именно этот пакет интересовал, я так понял.

[VCO]

На фотке все как есть за исключением резистора, там сейчас 680 вместо 68 Ом и конденсаторы 0,01мк и 0,1 мк. Полоса фильтра около 10кГц, что видно из измеренной характеристики. Частота сравнения 10МГц. Шумы те, что приводятся последние.
Чтобы окончательно внести ясность - только фотография старая, все остальное приведено для последнего работающего варианта. Значения элементов на фотографии указаны последние.
Собственно появилась возможность измерить характеристики хорошим прибором и возникла потребность разобраться что к чему. Мне тоже кажется что шумы несколько завышенные. Вопрос почему?.

Полосу ИМХО слишком заузили, вот у Вас ГУН и вестись по опоре начинает где-то на смещении единиц кГц. Здесь надо определиться с опорой и её характеристиками (FSUP.lib вы не вложили, а в описаниях FSUP сходу я не нашёл), выстроить характеристику с учётом 20logN и найти точку пересечения с характеристикой ГУНа (всё по науке советую). По идее должно быть где-то 200-400 кГц. Пересчитать фильтр 3-го порядка по новой полосе. Ну и ещё можно дополнить фильтр одной-двумя RC-цепочками для более крутого фронта и более эффективного подавления спуров, но резать дорожку придётся.

[Green_Smoke]

Полосу ИМХО слишком заузили, вот у Вас ГУН и вестись по опоре начинает где-то на смещении единиц кГц. Здесь надо определиться с опорой и её характеристиками (FSUP.lib вы не вложили, а в описаниях FSUP сходу я не нашёл), выстроить характеристику с учётом 20logN и найти точку пересечения с характеристикой ГУНа (всё по науке советую). По идее должно быть где-то 200-400 кГц. Пересчитать фильтр 3-го порядка по новой полосе. Ну и ещё можно дополнить фильтр одной-двумя RC-цепочками для более крутого фронта и более эффективного подавления спуров, но резать дорожку придётся.

Вообще-то я специально включил библиотеку для FSUP, ее надо только переписать и подключить.
Вот спецификация http://www2.rohde-schwarz.com/en/products/...6-%7C-4869.html
Оптимизировать характеристику не требуется. Хотелось разобраться почему расчеты в программе не совпадают с реальными результатами. При установленных элементах характеристика ФШ практически полностью разваливается.
А так понятно, что придется все по науке делать...

Похоже?
подозрение на обведенное красным.
Измените также в библиотеке данные для HMC506 , там у Вас Kv записано 165 а надо 120 (по даташиту на частоте 8G)
также на всякий случай Power поставьте 5 (не знаю скока там с ответвителя в петлю идет, но не 14 dBm) . Outpp тоже не 3V
C новыми библиотеками пересоберите новый проект, иначе Kv не перепишется, несмотря на изменение в библиотеке.

В общем все изменил, при ваших установках становится похоже на приведенную мной характеристику.
Но проблема в том, что был установлен максимальный ток накачки 5мА. Это я все точно проверил...
Я подозреваю что уровень ФШ ГУНа несколько выше, чем указанны в спецификации. Поскольку столкнулись с тем, что при номинальном напряжении 3В ГУН сильно шумел, и его снизили до 2,6-2,7 В. Вроде как стало лучше. Когда настраивали нормального прибора не было смотрели только по анализатору спектра.

[VCO]

Оптимизировать характеристику не требуется. Хотелось разобраться почему расчеты в программе не совпадают с реальными результатами. При установленных элементах характеристика ФШ практически полностью разваливается.

Да, Вы правы, FSUP.lib я и ADIsimPLL не увидели одновременно. Тут вопрос по элементам - я так понял, что конденсаторы - керамика, какая-нибудь Murata с допуском 10-20% X7R c низкой добротностью и высоким ТКЕ. Тут бы NP0 больше подошли, причём на большей полосе. Ну да ладно, это небольшое отступление от темы...
А какова тогда конечная цель Ваших исследований вопроса в Electronix.ru: Проверить ADIsimPLL на вшивость, или найти ошибки в схеме, пусть даже с неправильным выбором полосы? Или освоить Genesys PLL Design?

[тау]

Но проблема в том, что был установлен максимальный ток накачки 5мА. Это я все точно проверил...
Я подозреваю что уровень ФШ ГУНа несколько выше, чем указанны в спецификации.

тогда в первую очередь пенять на плохое (шумное) питание ГУНа. Попробуйте его локально отфильтровать получше . Как-то неблизко конденсаторы стоят по питанию от микросхем и фильтров питания не видно. Кстати - питание обще с PLL ? фильтр пассивный - после зарядового насоса напряжения хватает для Гуна ? . PLL при приближении выхода CP к шине питание должен сильнее шуметь, это учтено?
Вероятно у Вас где-то что-то на грани. Поэтому несмотря на установку 5mA реально чарчпамп слабее и при заданных номиналах ведет себя как .... редиска . чуть больше питания - сразу нестыковка параметров фильтра (мак запас фазы на 10Кгц) и нулевого усиления в петле (40кГц) . Симулятор говорит что с 5mA выходом надо 5nF 404 Ома и 24 nF (±10%). Тогда 40кгЦ полоса и шум -82-88 dBc

[Designer56]

Знаете, мне один раз помог простой фильтр по питанию на эмиттерном повторителе. Причем интегральный стабилизатор эффекта не давал.

[Green_Smoke]

А какова тогда конечная цель Ваших исследований вопроса в Electronix.ru: Проверить ADIsimPLL на вшивость, или найти ошибки в схеме, пусть даже с неправильным выбором полосы? Или освоить Genesys PLL Design?

Первоначально была задача каким-либо образом проверить ADIsimPLL на вшивость, освоив дополнительные средства расчета, например, Genesys PLL Design.
Пообщавшись с профессионалами мне показалось даже более важно узнать их мнение о моем проекте. Как говориться извлечь ошибки. А также получить бесценный опыт.
Проблема выбора полосы решена и устройство работает и в принципе его характеристики всех устраивают. Но важно понять, что было сделано не так и как этого можно избежать в будущем.
В принципе я сейчас уже понимаю, что элементная база для задачи была подобрана не совсем оптимально...

Так я насколько понимаю ADIsimPLL считает достаточно точно???

тогда в первую очередь пенять на плохое (шумное) питание ГУНа. Попробуйте его локально отфильтровать получше . Как-то неблизко конденсаторы стоят по питанию от микросхем и фильтров питания не видно. Кстати - питание обще с PLL ? фильтр пассивный - после зарядового насоса напряжения хватает для Гуна ? . PLL при приближении выхода CP к шине питание должен сильнее шуметь, это учтено?
Вероятно у Вас где-то что-то на грани. Поэтому несмотря на установку 5mA реально чарчпамп слабее и при заданных номиналах ведет себя как .... редиска . чуть больше питания - сразу нестыковка параметров фильтра (мак запас фазы на 10Кгц) и нулевого усиления в петле (40кГц) . Симулятор говорит что с 5mA выходом надо 5nF 404 Ома и 24 nF (±10%). Тогда 40кгЦ полоса и шум -82-88 dBc

Часть конденсаторов вынесли на обратную сторону, соединив через переходные отверстия. Фильтры питания тоже частично там. Практически общее - стоят два резистора последовательно, которые вместе дают 7,5Ом.
СР PLL запитан отдельно 5В от своего стабилизатора. ГУНу для установки частоты надо около 3,5В, поэтому как мне кажется должно хватать.
Выкладываю схему и обратную сторону.

[proxi]

Так я насколько понимаю ADIsimPLL считает достаточно точно???

Точно так,на его фоне Genesys PLL даже не хочется открывать, это вам как эксперт( наверно признанный по Genesys) говорю.
А каплер( мож просто емкость) забавный у вас, кто же так наму..ил, надеюсь не вы. А шасси такое не хилое у вас, и закачивают туда что?..водород или инертный газ?
Для MInicircuit Gain block частоты пожалуй предельные, но мы тоже использовали его на выходе, раскачивает примерно под 12 dBm и затем на смеситель Hittite наверно( но должен быть фильтр для порядку)..Емкости явно не просчитывали (S параметры), они могут просто не работать как надо, это не ATC соответсвующей серии..

[VCO]

Первоначально была задача каким-либо образом проверить ADIsimPLL на вшивость, освоив дополнительные средства расчета, например, Genesys PLL Design.
Пообщавшись с профессионалами мне показалось даже более важно узнать их мнение о моем проекте. Как говориться извлечь ошибки. А также получить бесценный опыт.
Проблема выбора полосы решена и устройство работает и в принципе его характеристики всех устраивают. Но важно понять, что было сделано не так и как этого можно избежать в будущем.
В принципе я сейчас уже понимаю, что элементная база для задачи была подобрана не совсем оптимально...

Так я насколько понимаю ADIsimPLL считает достаточно точно???

Вопрос ИМХО не совсем корректный: не ADIsimPLL считает, а Вы считаете с её помощью! Я года четыре назад, когда только начинал осваивать синтез, вообще не мог к ней подступиться, расчёты не совпадали даже с результатами обмеров EvalBoardoв, теперь – что-то получается, что-то нет, но я как-то перестал на это заморачиваться. Ведь мне не столь важно совпадение результатов симуляции с результатами измерений, а важны сами результаты. ADIsimPLL, равно как Genesys PLL Design, не всесильны, они не могут предвидеть и учесть наши ошибки схемотехники.
А вот обратить внимание на схемотехнику следует по полной программе, именно в её качестве ключ к успеху, и здесь есть чему учиться вновь и вновь даже многоопытным спецам, неговоря уже о нас – новичках! Я пока Вашу схему по полной программе не смотрел, но те ошибки и непонятки, что заметил решил выложить ниже.
НО у Вас одним концом не нагружен на 50 Ом, а просто оборван. Резистор R1 я обычно убираю, только зря опору просаживает, увеличивая косвенным образом шумы. Конденсаторы C4-C8, как я понимаю, 0.1 мкФ, их на такой частоте надо зашунтировать 10 пФ. Питание ГУНа – отдельная тема, которая уже поднималась на форуме, и не раз, например, здесь: http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t=0&start=0
Пока всё, желаю удачи, поздравляю Вас и всех участников нашего форума с наступающим профессиональным праздником – днём Радио!

[Green_Smoke]

Точно так,на его фоне Genesys PLL даже не хочется открывать, это вам как эксперт( наверно признанный по Genesys) говорю.
А каплер( мож просто емкость) забавный у вас, кто же так наму..ил, надеюсь не вы. А шасси такое не хилое у вас, и закачивают туда что?..водород или инертный газ?
Для MInicircuit Gain block частоты пожалуй предельные, но мы тоже использовали его на выходе, раскачивает примерно под 12 dBm и затем на смеситель Hittite наверно( но должен быть фильтр для порядку)..Емкости явно не просчитывали (S параметры), они могут просто не работать как надо, это не ATC соответсвующей серии..

С ответвителем действительно намудрили, пришлось его емкостью закорачивать.
Закачиваем осущенный воздух, т.к. инертный газ нынче дорог.
То что вы называете Gain block это аттенюатор той же фирмы. Фильтры есть и стоят далее в тракте.
С кондесаторами уже разобрались. По более низкочастотному тракту (2,02ГГц) стоят ATC 520 серии, а по 8ГГц ATC500L. И естественно проверяли их S-параметры.

Сообщение отредактировал Green_Smoke - May 7 2010, 10:23

[proxi]

С ответвителем действительно намудрили, пришлось его емкостью закорачивать.
Закачиваем осущенный воздух, т.к. инертный газ нынче дорог.
То что вы называете Gain block это аттенюатор той же фирмы. Фильтры есть и стоят далее в тракте.
С кондесаторами уже разобрались. По более низкочастотному тракту (2,02ГГц) стоят ATC 520 серии, а по 8ГГц ATC500L. И естественно проверяли их S-параметры.

Ну что же, я рад, что посодействовал по мере возможностей.