Почему ЧФД с накачкой заряда, а не просто RS-триггер? Опции

[Vitaly_K]

Понятно, что ЧФД с накачкой имеет то преимущество, что обеспечивает полосу захвата, равную полосе удержания, т.е. равную всей полосе перестройки ГУНа, независимо от полосы пропускания петли ФАПЧ. Не требуется дополнительной схемы предустановки частоты ГУНа или схемы поиска частоты. Но уж больно низкая в нём частота сравнения, ограничивающая быстродействие системы (типичное значение – 50 МГц). Для RS-триггера такого ограничения нет, и если быстродействие является ключевым параметром, то почему не применить его, пойдя на некоторое усложнение схемы (предустановка или поиск частоты)?
Что можно сказать о сравнении шумовых характеристик этих вариантов?

[Jurenja]

ФАПЧ является системой с обратной связью и ключевая проблема - это сделать ее устойчивой. Для этого и нужен ЧФД с накачкой и специальным фильтром, обеспечивающим как саму возможность захвата, так и максимально быструю перестройку.

[Vitaly_K]

ФАПЧ является системой с обратной связью и ключевая проблема - это сделать ее устойчивой. Для этого и нужен ЧФД с накачкой и специальным фильтром, обеспечивающим как саму возможность захвата, так и максимально быструю перестройку.

Систему можно сделать устойчивой и с ФД на RS-триггере и без специального фильтра. А с ЧФД с накачкой, так какая ж там максимально быстрая перестройка, если частоту сравнения проблематично поднять выше 50 МГц? Для RS-триггера она может быть на порядок, а то и на два порядка выше.
А что слышно о шумах?

[Proffessor]

Понятно, что ЧФД с накачкой имеет то преимущество, что обеспечивает полосу захвата, равную полосе удержания, т.е. равную всей полосе перестройки ГУНа, независимо от полосы пропускания петли ФАПЧ. Не требуется дополнительной схемы предустановки частоты ГУНа или схемы поиска частоты. Но уж больно низкая в нём частота сравнения, ограничивающая быстродействие системы (типичное значение – 50 МГц). Для RS-триггера такого ограничения нет, и если быстродействие является ключевым параметром, то почему не применить его, пойдя на некоторое усложнение схемы (предустановка или поиск частоты)?
Что можно сказать о сравнении шумовых характеристик этих вариантов?

ЧФД с накачкой отличается от обычного тем, что его выход является идеальным источником тока, а не напряжения, поэтому установив на выходе такого ЧФД всего один конденсатор на землю, мы получаем простой идеальный интегратор без применения дополнительного прецизионного малошумящего ОУ (идеальный интегратор способствует улучшению фильтрующих свойств ФАПЧ и тем самым способствует понижению фазового шума). Если последовательно с конденсатором поставить резистор, получаем идеальный пропорциональный интегратор.
Проблема повышения рабочей частоты по-видимому заключается в плохих частотных свойствах источников тока.

Сообщение отредактировал Proffessor - Aug 26 2012, 14:04

[Vitaly_K]

ЧФД с накачкой отличается от обычного тем, что его выход является идеальным источником тока, а не напряжения, поэтому установив на выходе такого ЧФД всего один конденсатор на землю, мы получаем простой идеальный интегратор без применения дополнительного прецизионного малошумящего ОУ (идеальный интегратор способствует улучшению фильтрующих свойств ФАПЧ и тем самым способствует понижению фазового шума). Если последовательно с конденсатором поставить резистор, получаем идеальный пропорциональный интегратор.
Проблема повышения рабочей частоты по-видимому заключается в плохих частотных свойствах источников тока.

Понял, спасибо. Хотелось бы подробнее о шумах. Допустим, если использовать ЧФД с накачкой, меня не устраивает частота сравнения 50 МГц. Мне этого мало, чтобы обеспечить требуемое быстродействие, и я использую RS-триггер на частоте сравнения 1 ГГц для синхронизации ГУНа с той же частотой 1 ГГц. Это вместо того, чтобы использовать ЧФД с накачкой после деления частоты ГУНа в 20 раз. Выиграю ли я или же проиграю по шумам?



Сообщение отредактировал Vitaly_K - Aug 26 2012, 15:34

[Proffessor]

Хотелось бы подробнее о шумах. Допустим, если использовать ЧФД с накачкой, меня не устраивает частота сравнения 50 МГц. Мне этого мало, чтобы обеспечить требуемое быстродействие, и я использую RS-триггер на частоте сравнения 1 ГГц для синхронизации ГУНа с той же частотой 1 ГГц. Это вместо того, чтобы использовать ЧФД с накачкой после деления частоты ГУНа в 20 раз. Выиграю ли я или же проиграю по шумам?

Выигрыш по шумам однозначно, в первую очередь из-за отсутствия делителя частоты ГУНа. Тогда петлевой фильтр-интегратор для закрепления успеха надо делать на ОУ, но при этом ОУ должен иметь прежде всего как можно меньший собственный шум, остальные его неидеальности (входной ток, напряжение сдвига и прочие) компенсируются правильной схемой и номиналами.

[Vitaly_K]

Выигрыш по шумам однозначно, в первую очередь из-за отсутствия делителя частоты ГУНа. Тогда петлевой фильтр-интегратор для закрепления успеха надо делать на ОУ, но при этом ОУ должен иметь прежде всего как можно меньший собственный шум, остальные его неидеальности (входной ток, напряжение сдвига и прочие) компенсируются правильной схемой и номиналами.

Но всё-таки для сравнения по шумам не хватает конкретных цифр. Где-то ж они должны быть, а найти не могу, и Google не помогает. А нельзя ли воспользоваться следующей аналогией: не является ли триггер с операционным усилителем тем же самым, что и разряд обыкновенного ЦАПа? Если так, то просто надо посмотреть на шумы таких устройств – вот и будет ответ. Т.е. тогда можно было бы сказать, что шум RS-триггера + ОУ не больший, чем шум ЦАПа. Или такая аналогия не правомочна?

[Green_Smoke]

Понятно, что ЧФД с накачкой имеет то преимущество, что обеспечивает полосу захвата, равную полосе удержания, т.е. равную всей полосе перестройки ГУНа, независимо от полосы пропускания петли ФАПЧ. Не требуется дополнительной схемы предустановки частоты ГУНа или схемы поиска частоты. Но уж больно низкая в нём частота сравнения, ограничивающая быстродействие системы (типичное значение – 50 МГц). Для RS-триггера такого ограничения нет, и если быстродействие является ключевым параметром, то почему не применить его, пойдя на некоторое усложнение схемы (предустановка или поиск частоты)?
Что можно сказать о сравнении шумовых характеристик этих вариантов?

Почему нельзя использовать готовый ЧФД ?

[тау]

Почему нельзя использовать готовый ЧФД ?

была тема http://electronix.ru/forum/index.php?showt...p;#entry1006949
Vitaly_K очень сильно сомневался в возможности существования ЧФД с частотой сравнения выше 100...150 МГц

Конкретные цифры по шумам в видем Floor FOM -233 dbc/Hz там есть , (также и по Вашей ссылке) . Их Vitaly_K мог бы использовать для сравнения шумности при частоте сравнения 1 ГГц. имхо.

Сообщение отредактировал тау - Aug 27 2012, 08:34

[Proffessor]

Но всё-таки для сравнения по шумам не хватает конкретных цифр.

Для предварительной грубой оценки фазового шума PLL-синтезатора с широкой полосой пропускания пользуются такой бухгалтерией:
PNF(dBc/Hz)=CNF(dBc/Hz)+10*logN+RNF(dBc/Hz), если нет делителя частоты опорного сигнала,
где СNF - собственный фазовый шум PLL-чипа или фазового детектора (обычно в пределах -220...-230dBc/Hz), N - коэффициент деления делителя частоты ГУНа, RNF - фазовый шум опорного сигнала.
Учитывая это, можно сказать, что ФАПЧ без делителя должен иметь на 13dB меньший фазовый шум, чем схема с делителем частоты при N=20.

[rloc]

Но всё-таки для сравнения по шумам не хватает конкретных цифр.

Разница по шумам легко считается. Если взять одну технологию производства ФД, то разница по шумам детекторов работающих на частотах 1 ГГц и 100 МГц, приведенная к одной частоте, будет 10*log(1000/100) = 10 дБ. Думаю одним из ограничивающих факторов верхнего предела по частоте ЧФД является невысокое быстродействие сигма-дельта модуляторов дробных петель, а смысла повышать частоту для целочисленных нет - ЧФД проиграет по шумам и частоте аналоговому ФД. Кстати, RS-триггер по своей структуре очень похож на смеситель, можно сравнить с ячейкой Гильберта.

[Vitaly_K]

Почему нельзя использовать готовый ЧФД ?

С этим готовым ЧФД - HMC439QS16G - надо разбираться. В первых строках дэйташита они заявляют о возможности работы ЧФД на частотах до 1300 МГц, но ни слова о характеристиках на этих частотах. Видимо, детектор как-то шевелится, но они ничего не гарантируют. Приводят данные опять-таки только для частоты 100 МГц, в том числе и схему типового использования тоже на частоте 100 МГц. Но Вам за наводку спасибо, свяжусь с разработчиками, спрошу о подробностях.


Для tay, rloc, Proffessor:
Мой вопрос не о пересчёте шумов с одной частоты на другую, а о сравнении шумов ЧФД с накачкой с шумами RS-триггера. О шумах первого, можно сказать, известно. Надо найти ответ о шумах второго варианта.

[тау]

Мой вопрос не о пересчёте шумов с одной частоты на другую, а о сравнении шумов ЧФД с накачкой с шумами RS-триггера. О шумах первого, можно сказать, известно. Надо найти ответ о шумах второго варианта.

RS триггер будет шуметь больше , при использовании его выхода как источника напряжения, подаваемого на ГУН. Потому что к фазовым шумам добавятся амплитудные шумы с шин питания триггеров. В ЧФД как с накачкой так и без (HMC439) шумы питания ослабляются действием операции аналогового вычитания токов (с накачкой) или напряжений (HMC439 - схемой дифференциального включения фильтра на ОУ на выходе ФД) .
Насколько шум будет бОльший - вопрос темный.

[rloc]

сравнении шумов ЧФД с накачкой с шумами RS-триггера.

Чем шумы RS-триггера будут отличаться от шумов любой другой микросхемы, сделанной по той же технологии? Если мы имеем дело с чистым выходом, без преобразования, то ответ прост - ничем. Если интересуют шумы BiCMOS технологии, то можно в первом приближении взять шумы делителя 2-63 микросхемы LMX2541 - "Divider Noise Floor vs. Frequency", стр. 14.

[VCO]

Поправьте меня, если я ошибаюсь, но быстродействие ФАПЧ прежде всего определяется частотой среза внутрипетлевого ФНЧ, а не частотой сравнения. Этот фильтр - это тот ключевой элемент, который был проигнорирован в вышеназванной теме. Именно он определяет фазовые шумы ФАПЧ до частоты среза.

[Vitaly_K]

RS триггер будет шуметь больше , при использовании его выхода как источника напряжения, подаваемого на ГУН. Потому что к фазовым шумам добавятся амплитудные шумы с шин питания триггеров. В ЧФД как с накачкой так и без (HMC439) шумы питания ослабляются действием операции аналогового вычитания токов (с накачкой) или напряжений (HMC439 - схемой дифференциального включения фильтра на ОУ на выходе ФД) .
Насколько шум будет бОльший - вопрос темный.

Что-то никто не отреагировал на моё предложение провести аналогию между триггером + ОУ и разрядом обыкновенного ЦАПа? Разве есть тут какое-то принципиальное различие, и нельзя ли считать, что шумы RS-триггера с ОУ будут того же порядка, что и шумы ЦАПа?

Чем шумы RS-триггера будут отличаться от шумов любой другой микросхемы, сделанной по той же технологии? Если мы имеем дело с чистым выходом, без преобразования, то ответ прост - ничем. Если интересуют шумы BiCMOS технологии, то можно в первом приближении взять шумы делителя 2-63 микросхемы LMX2541 - "Divider Noise Floor vs. Frequency", стр. 14.

Пожалуйста, дайте точную ссылку на этот материал. А то, если ввести в поиск “Divider Noise Floor vs. Frequency”, много чего находится, но всё не то.

Поправьте меня, если я ошибаюсь, но быстродействие ФАПЧ прежде всего определяется частотой среза внутрипетлевого ФНЧ, а не частотой сравнения. Этот фильтр - это тот ключевой элемент, который был проигнорирован в вышеназванной теме. Именно он определяет фазовые шумы ФАПЧ до частоты среза.

Для VCO:
Тут надо определиться, что первично, а что вторично. По-моему, первична частота сравнения, а частота среза фильтра зависит от частоты сравнения, - чем она выше, тем шире может быть фильтр.

[Proffessor]

,,,

Сообщение отредактировал Proffessor - Aug 27 2012, 12:43

[Proffessor]

... но быстродействие ФАПЧ прежде всего определяется частотой среза внутрипетлевого ФНЧ, а не частотой сравнения. Этот фильтр - это тот ключевой элемент, который был проигнорирован в вышеназванной теме. Именно он определяет фазовые шумы ФАПЧ до частоты среза.

Внутрипетлевой ФНЧ - это не фильтр с присущей ему частотой среза, а пропорциональный интегратор, у которого нет определенной частоты среза. В данном случае речь может идти о полосе пропускания всей ФАПЧ, которая определяется постоянными времени интегратора. При широкой полосе пропускания ФАПЧ хорошо давятся фазовые шумы ГУН и плохо давятся фазовые шумы опоры. При узкополосной ФАПЧ не давятся фазовые шумы ГУН и хорошо давятся фазовые шумы опоры. Добавление ФНЧ последовательно с интегратором обычно делается для подавления спуров, которые определяются частотой сравнения. Частота среза этого ФНЧ должна быть намного меньше частоты сравнения.

Сообщение отредактировал Proffessor - Aug 27 2012, 12:35

[rloc]

Пожалуйста, дайте точную ссылку на этот материал.

Кстати делитель в ADF4350 имеет аналогичные шумы, только нет отдельного графика.

[VCO]

Тут надо определиться, что первично, а что вторично. По-моему, первична частота сравнения, а частота среза фильтра зависит от частоты сравнения, - чем она выше, тем шире может быть фильтр.

Далеко не всегда частота среза выбирается пропорциональной частоте сравнения, но вобщем Вашу мысль понял. Жаль только Вы мою мысль так и не поняли...
... Я имел в виду тот факт, что ФАПЧ является системой с ОС по частоте, а этот фильтр (интегратор) нужен для обеспечения устойчивости этой ОС. Уберите фильтр - ФАПЧ сорвётся. Тоже относится и к повышению частоты и снижению подавления за пределами полосы, которое для частот выше 10 МГц имхо почти неизбежно.

Сообщение отредактировал VCO - Aug 27 2012, 13:01

[Vitaly_K]

Кстати делитель в ADF4350 имеет аналогичные шумы, только нет отдельного графика.

Очень интересный график. Вот я и прошу дать точную ссылку на материал, откуда этот график взят.

[rloc]

http://www.ti.com/litv/pdf/snosb31h

[тау]

Что-то никто не отреагировал на моё предложение провести аналогию между триггером + ОУ и разрядом обыкновенного ЦАПа? Разве есть тут какое-то принципиальное различие, и нельзя ли считать, что шумы RS-триггера с ОУ будут того же порядка, что и шумы ЦАПа?

вроде бы обсуждалось уже в другой ( старой) теме

По шуму обыкновенный ЧФД пока выигрывает у PDS по приведенному шуму для несущей ниже 1 GHz. Сравним -140-150dbc/Hz для "обычного" ЧФД в фракциональном режиме и частоте сравнения порядка 100M и -126 dbc/Hz (110nV/Hz) для ЦАПА по аналогии с DDS типа AD9912.
Этот шум ЦАПА PDS , пройдя через ФНЧ и ГУН появится на выходе в виде фазового шума с уровнем -123 dBc/Hz +-6dB. ( для этого считаем действующую девиацию фазы θd в полосе 1 гц разделив 110 нановольт на крутизну 2V/8pi . Восьмерка в знаменателе взята из-за пониженной крутизны PDS. Полученную девиацию пересчитываем в уровень ф.ш. как 20LOG(θd/2) )

Вы наверное опять станете возражать в том ключе , что ЦАП в DDS необыкновенный и поэтому шумит из-за многих причин , а есть мол уникальные ЦАПы , которые шумят на 2 порядка меньше.

[Vitaly_K]

Вы наверное опять станете возражать в том ключе , что ЦАП в DDS необыкновенный и поэтому шумит из-за многих причин , а есть мол уникальные ЦАПы , которые шумят на 2 порядка меньше.

Ничего возражать не буду. И вообще я уже и не помню, кто, что и когда говорил. Возможно, где-то я был неправ, готов покаяться. В общем, как говорится, «простите, если что не так». Давайте говорить не о каком-то уникальном, а вполне реальном ЦАП, например, который встроен в DDS чип AD9914. Более того, посмотрим на шумы этого DDS в целом, чтобы учесть и шумы предшествующей логики. Картинку прилагаю. Следует ли из этого, по упомянутой мной аналогии, что шумы RS-триггера на такой же частоте 3,5 ГГц будут не выше?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[rloc]

Для одного триггера, на такой же частоте и с такой же технологией, шумы будут не хуже.

[Vitaly_K]

Для одного триггера, на такой же частоте и с такой же технологией, шумы будут не хуже.

Спасибо, это вдохновляет.

[тау]

Давайте говорить не о каком-то уникальном, а вполне реальном ЦАП, например, который встроен в DDS чип AD9914. Более того, посмотрим на шумы этого DDS в целом, чтобы учесть и шумы предшествующей логики. Картинку прилагаю. Следует ли из этого, по упомянутой мной аналогии, что шумы RS-триггера на такой же частоте 3,5 ГГц будут не выше?

в единицах размерности dBc/Hz сопоставлять эти картинки и прямо прогнозировать шумы синтезатора типа PDS нельзя.

пмсм нужно перевести dBc/Hz из значений на картинках в dBm/Hz , с учетом выходной мощности (будет примерно -150 dBm/Hz) , перевести в nV/Hz с учетом Rнагр, пересчитать в девиацию фазы с учетом крутизны фазового детектора ( она у Вас зависит от R,C,Q ) и посчитать уже выходной шум в dBc/Hz через логарифм.
И это было бы еще полдела. В действительности нужны кривые не фазового шума, которые Вы привели в картинках, а спектральная плотность мощности шума на выходе DDS , когда он вырабатывает нулевую частоту (постоянное напряжение), тактируемый предложенной Вами частотой 3.5 ГГц . Ведь во время захвата частоты в PDS на выходе ЦАПа должен быть постоянный уровень, а не синус, не так ли ? На приведенных картинках нет нулевой частоты с выхода DDS и какой будет уровень фазового/амплитудного шума на выходе ЦАП не совсем понятно.

[Vitaly_K]

в единицах размерности dBc/Hz сопоставлять эти картинки и прямо прогнозировать шумы синтезатора типа PDS нельзя. пмсм нужно перевести dBc/Hz из значений на картинках в dBm/Hz , с учетом выходной мощности (будет примерно -150 dBm/Hz) , перевести в nV/Hz с учетом Rнагр, пересчитать в девиацию фазы с учетом крутизны фазового детектора ( она у Вас зависит от R,C,Q ) и посчитать уже выходной шум в dBc/Hz через логарифм.
И это было бы еще полдела. В действительности нужны кривые не фазового шума, которые Вы привели в картинках, а спектральная плотность мощности шума на выходе DDS , когда он вырабатывает нулевую частоту (постоянное напряжение), тактируемый предложенной Вами частотой 3.5 ГГц . Ведь во время захвата частоты в PDS на выходе ЦАПа должен быть постоянный уровень, а не синус, не так ли ? На приведенных картинках нет нулевой частоты с выхода DDS и какой будет уровень фазового/амплитудного шума на выходе ЦАП не совсем понятно.

Пока что обсуждение шло по теме, т.е. о шумах RS-триггера. Вот и возникла аналогия с ЦАП, а из неё - вывод, что шумы триггера будут не бОльшими. Если же применить эту аналогию к PDS синтезатору (т.е. считать, что шумы парциальных детекторов будут не хуже), то для пересчёта этих шумов на выход, конечно же, необходимо учесть крутизну фазового детектора. Был бы премного Вам обязан, если бы Вы сделали этот пересчёт, например, для крутизны E/8pi.

[тау]

для крутизны E/8pi.

предположим минус 150 dBm\Hz шум качественного ЦАПа на некоторой отстройке XXX от 0 (нуля) на выходе ЦАП
если его нагрузка 50 Ом , то это будет 7 nV\sqrt(Hz)
Делим 7 nV на крутизну ФД (E/8pi, причем для частоты работы триггеров 3-4 ГГц E вряд-ли превысит 1 Вольт)
Получаем 7/(1/8pi)=175*10^-9 радиана
В нормированный фазовый шум по формуле 20LOG(175*10^-9 /2 )= -141dBc\Hz
Это фазовый шум ФАПЧ с ЦАП (или триггеры Vitaly_K) в качестве выхода ФД в полосе пропускания петли на отстройке XXX от несущей , без умножения в петле (предполагается что PDS работает без умножения и без делителя со стороны VCO) и без учета фазового шума опоры, которая предполагается идеальной.

[Vitaly_K]

предположим минус 150 dBm\Hz шум качественного ЦАПа на некоторой отстройке XXX от 0 (нуля) на выходе ЦАП
если его нагрузка 50 Ом , то это будет 7 nV\sqrt(Hz)
Делим 7 nV на крутизну ФД (E/8pi, причем для частоты работы триггеров 3-4 ГГц E вряд-ли превысит 1 Вольт)
Получаем 7/(1/8pi)=175*10^-9 радиана
В нормированный фазовый шум по формуле 20LOG(175*10^-9 /2 )= -141dBc\Hz
Это фазовый шум ФАПЧ с ЦАП (или триггеры Vitaly_K) в качестве выхода ФД в полосе пропускания петли на отстройке XXX от несущей , без умножения в петле (предполагается что PDS работает без умножения и без делителя со стороны VCO) и без учета фазового шума опоры, которая предполагается идеальной.

Спасибо. И как Вы оцениваете полученный результат – хорош он или плох? Пожалуйста, укажите источник цифры -150 dBm/Hz.

[тау]

Спасибо. И как Вы оцениваете полученный результат – хорош он или плох? Пожалуйста, укажите источник цифры -150 dBm/Hz.

для выходной частоты ГУН в 3-4 ГГц -140 dBc/Hz это очень - очень неплохо. Но это не "полученный результат" а всего лишь прикидочный расчет при условии что имеется ЦАП на RS триггерах по Вашей системе, обладающий удельным шумом -150 dBm/Hz, а цифру эту я брал с потолка.

[Vitaly_K]

Но это не "полученный результат" а всего лишь прикидочный расчет при условии что имеется ЦАП на RS триггерах по Вашей системе,

Возможно, я ошибаюсь, но мне кажется, что неважно, что переключается в ЦАПе, то ли таблица LUT в синтезаторе DDS, то ли триггера в PDS. Т.е. сам ЦАП не по моей системе, а сам по себе, как он есть. Важна лишь скорость этих переключений. В DDS она равна тактовой частоте, а в PDS, при крутизне PD, равной E/8pi, частота переключений триггеров в 4 раза ниже, т.е. режим работы ЦАП более лёгкий.

а цифру эту я брал с потолка.

А если не с потолка, то нельзя ли воспользоваться прилагаемой таблицей?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[тау]

нельзя ли воспользоваться прилагаемой таблицей?

а где в этой таблице Fout 0 (ноль) HZ ?
Вам же не синус нужен , а постоянка, а в ней будут низкочастотные шумы, в т.ч. и фликкер на отстройках от нуля.

[Vitaly_K]

а где в этой таблице Fout 0 (ноль) HZ ?
Вам же не синус нужен , а постоянка, а в ней будут низкочастотные шумы, в т.ч. и фликкер на отстройках от нуля.

«Постоянка» будет потом, после фильтра, а в самом ЦАПе процесс типа прилагаемого.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[тау]

«Постоянка» будет потом, после фильтра, а в самом ЦАПе процесс типа прилагаемого.

фазовый шум этого процесса превратится в амплитудный после фильтра , даже если амплитуды с выходов триггеров будут идеально одинаковыми, Плюс добавится мощность шумов от источника питания и нефазовых шумов активных элементов RS триггеров (ЦАПА) . На частоте 0 (постоянное напряжение ) на входе ГУНа будут иметь значение только амплитудный шум , т.к говорить о фазовом шуме для частоты ноль не вполне корректно , пмсм.

[Vitaly_K]

фазовый шум этого процесса превратится в амплитудный после фильтра , даже если амплитуды с выходов триггеров будут идеально одинаковыми, Плюс добавится мощность шумов от источника питания и нефазовых шумов активных элементов RS триггеров (ЦАПА) . На частоте 0 (постоянное напряжение ) на входе ГУНа будут иметь значение только амплитудный шум , т.к говорить о фазовом шуме для частоты ноль не вполне корректно , пмсм.

Вроде бы получается так, что применительно к PDS, надо было бы знать о шумах ЦАПа в низкочастотной области, в то время как он работает на высокой частоте. Для этого надо убирать несущую (подавить её фильтром) и потом мерить шумы. Не так ли? Вряд ли такая методика существует, и как же нам тогда определиться? В дэйташитах приводятся ещё характеристики NSD – Noise Spectral Density. Пример прилагаю (он для 50-ти образцов), из которого видно, что при стремлении частоты на выходе к нулю, величина шума стремится к значению порядка -170 dBm/Hz. Но неизвестна методика измерений, и потому непонятно, можно ли что-то извлечь из этих данных применительно к случаю PDS. Можете ли что-то сказать по этому поводу?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[тау]

Вроде бы получается так, что применительно к PDS, надо было бы знать о шумах ЦАПа в низкочастотной области, в то время как он работает на высокой частоте. Для этого надо убирать несущую (подавить её фильтром) и потом мерить шумы. Не так ли?

Вроде бы так. Только нельзя говорить "Несущая" в этом смысле. Потому что так каша гармоник представляетс собой многотоновый сигнал.

Вряд ли такая методика существует, и как же нам тогда определиться? В дэйташитах приводятся ещё характеристики NSD – Noise Spectral Density. Пример прилагаю (он для 50-ти образцов), из которого видно, что при стремлении частоты на выходе к нулю, величина шума стремится к значению порядка -170 dBm/Hz. Но неизвестна методика измерений, и потому непонятно, можно ли что-то извлечь из этих данных применительно к случаю PDS. Можете ли что-то сказать по этому поводу?

нету данных ниже 40 МГЦ на приведенных графиках. Методика известна , мы её вроде даже как обсуждали
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...p;#entry1007064
по AN-928 стр 12-13 меряется узкополосным фильтром СПМШ на частоте 70 Мгц , когда частота тона находится за пределами фильтра. Конечно , это не та СПМШ, которая интересна для целей PDS, потому что для целей PDS по аналогичной методике нужен не полосовой фильтр а ФНЧ (до мегагерца имхо) .

[Vitaly_K]

Вроде бы так. Только нельзя говорить "Несущая" в этом смысле. Потому что так каша гармоник представляетс собой многотоновый сигнал.
нету данных ниже 40 МГЦ на приведенных графиках. Методика известна , мы её вроде даже как обсуждали
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...p;#entry1007064
по AN-928 стр 12-13 меряется узкополосным фильтром СПМШ на частоте 70 Мгц , когда частота тона находится за пределами фильтра. Конечно , это не та СПМШ, которая интересна для целей PDS, потому что для целей PDS по аналогичной методике нужен не полосовой фильтр а ФНЧ (до мегагерца имхо) .

Задал вопрос разработчику DDS. Посмотрите, правильно ли я его сформулировал, чтобы потом можно было бы уточнить, если есть какая некорректность в вопросе. Приложил и рисунок для большей ясности.
Dave,
I need your help to hunt down a question concerning using DAC in PDS synthesizer.
There is a particularity that a high frequency process on its output has to be filtered out by LPF to get control voltage for VCO. So it is important to know about low-frequency noise of the DAC in such a mode. What could you say about this?
Vitaly.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[тау]

после слов "filtered out by LPF" я бы указал конкретные цифры:
[0...20] kHz and [0...1] MHz

[Vitaly_K]

после слов "filtered out by LPF" я бы указал конкретные цифры:
[0...20] kHz and [0...1] MHz

Это уточнение я сделал. Ответа пока нет. Аналогичный вопрос направил также на MAXIM. У них есть интересные ЦАПы, например MAX555 (прилагаю картинку). Непонятно, почему они не указывают полосу ВЧ фильтра при анализе, а только полосу видео фильтра – 300 Гц.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Vitaly_K]

Для Тау
О шуме вблизи нуля.
Ответ от ADI был такой: To answer your question I would use -150dbc/Hz as a conservative number.
Typically it is between -150 and -160dbc/Hz depending on DAC. [Сonservative - с большим запасом прочности].
От Максима: Unfortunately, Maxim do not specify noise parameter for data converters at this low frequency. – Не измеряют.
От Fujitsu: My assumption is that the measurement is DC-to-Nyquist, but bearing in mind that as standard the measurements are made with a transformer-coupled output stage. – Смотрел их дэйташиты, так там они и в самом деле рисуют трансформатор на выходе.
В общем, надо ориентироваться на цифру -150 dBc, которую Дэвид считает вполне надёжной. Можете прикинуть, что будет на выходе синтезатора в таком случае?


Сообщение отредактировал Vitaly_K - Sep 7 2012, 05:47

[тау]

В общем, надо ориентироваться на цифру -150 dBc, которую Дэвид считает вполне надёжной. Можете прикинуть, что будет на выходе синтезатора в таком случае?

берем ихние 20 mA по выходу на нагрузку 50 Ом, пусть это грубо будет 1 Вольт. То есть несущая на нулевой частоте (простите за такое выражение) имеет мощность 13 dBm. Поэтому мощность шума -150 dBс +13dbm = 137 dbm/Hz или 30 nV\sqrt(Hz)
делим на крутизну ФД ( 1V/8pi), получаем 30E-9*8pi=7,54E-07 радиан

20LOG(7,54E-07/2 )= -128dBc\Hz при использованной крутизне 1V/8pi, которая в общем случае зависит от Q/R в PDS ( в q/r раз ниже чем E/2pi для обычного ЧФД)

[Vitaly_K]

берем ихние 20 mA по выходу на нагрузку 50 Ом, пусть это грубо будет 1 Вольт. То есть несущая на нулевой частоте (простите за такое выражение) имеет мощность 13 dBm. Поэтому мощность шума -150 dBс +13dbm = 137 dbm/Hz или 30 nV\sqrt(Hz)
делим на крутизну ФД ( 1V/8pi), получаем 30E-9*8pi=7,54E-07 радиан

20LOG(7,54E-07/2 )= -128dBc\Hz при использованной крутизне 1V/8pi, которая в общем случае зависит от Q/R в PDS ( в q/r раз ниже чем E/2pi для обычного ЧФД)

Спасибо. Но цифра -128 dBc/Hz тоже, ведь, неплохая. Hittite имеет на порядок хуже и называет это не иначе как Ultra Low Phase Noise. И полосу ФАПЧ они не могут расширить далее 300 кГц из-за резкого возрастания delta-sigma шума. В нашем же случае нет принципиальной проблемы обеспечить полосу, например 10 МГц, и более.

[тау]

В нашем же случае нет принципиальной проблемы обеспечить полосу, например 10 МГц, и более.

Это если использовать лишь "целочисленную дробность" коэффициентами R C Q , при которой действительно, как мы выясняли, спуров ниже чем Fc/Q не образуется. Но для мелкой сетки частот , требуется увеличение Q, а это снизит крутизну ( повысит шумы) при малых значениях R (С) . Фракциональная же дробность, посредством модулятора , дающего еще более мелкий шаг, пмсм вылезет в полосе на более низких отстройках , чем 10 Мгц.

[Vitaly_K]

Это если использовать лишь "целочисленную дробность" коэффициентами R C Q , при которой действительно, как мы выясняли, спуров ниже чем Fc/Q не образуется. Но для мелкой сетки частот , требуется увеличение Q, а это снизит крутизну ( повысит шумы) при малых значениях R (С) . Фракциональная же дробность, посредством модулятора , дающего еще более мелкий шаг, пмсм вылезет в полосе на более низких отстройках , чем 10 Мгц.

Не понял, почему увеличение Q снизит крутизну. Мелкость сетки обеспечивается увеличением ёмкости блока младших разрядов. На крутизну ФД это не влияет. Например, если старших разрядов 5, т.е. 32 расщеплённых фазы, а младших – 8, то полное значение кода R может быть равным, например, R=01000, 01000001. Если добавить, например, ещё 4 разряда, чтобы повысить разрешение по частоте, то можно брать значение R, например, R=01000, 010000000001. И в том и другом случае числовое значение кода R остаётся практически одним и тем же, так что и крутизна от этого не изменится. А шумы дробности зависят от точности ЦАП. Об этом уже много сказано, расчёты я приводил.



Сообщение отредактировал Vitaly_K - Sep 7 2012, 14:06

[тау]

Не понял, почему увеличение Q снизит крутизну.

потому , мне показалось, что крутизна в PDS равна E/(2pi*Q/R), но настаивать не буду.

Мелкость сетки обеспечивается увеличением ёмкости блока младших разрядов. На крутизну ФД это не влияет.

Да

А шумы дробности зависят от точности ЦАП. Об этом уже много сказано, расчёты я приводил.

может быть, скорее всего зависят, но не настолько , чтобы утверждать например такое: "Шумы дробности при идеальном ЦАП отсутствуют" . Вы этого кажется не утверждали, поэтому я и написал , что шумы дробности попадут в полосу PLL ( в большей или меньшей степени)

[Vitaly_K]

может быть, скорее всего зависят, но не настолько , чтобы утверждать например такое: "Шумы дробности при идеальном ЦАП отсутствуют" . Вы этого кажется не утверждали, поэтому я и написал , что шумы дробности попадут в полосу PLL ( в большей или меньшей степени)

Есть два варианта синтезатора.
В одном из них (назовём его для краткости как PDS) компенсация помех дробности осуществляется R2R-сегментом ЦАП. При отсутствии погрешности ЦАП, помехи дробности на выходе синтезатора отсутствуют. Там есть только постоянная составляющая, используемая для управления частотой ГУН, и две пилообразные компоненты с частотами сравнения Fr и Fc, легко устраняемые фильтром нижних частот.
В другом варианте (назовём его как PDS-DSM) компенсация помех дробности осуществляется за счёт дельта-сигма модуляции. При идеальном ЦАП (без погрешностей) там есть остаток помех дробности, но он достаточно мал, и им можно пренебречь. Впрочем, об этом можете судить сами, пример прилагаю.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Vitaly_K]

Вопрос о линейности характеристики ЧФД, видимо, сложный. Это ещё и потому, что, как мне кажется, она зависит не только от цифровой части, заключённой в микросхеме, но и от аналоговой части, расположенной на печатной плате. Возможно, что это токи утечки с зарядной ёмкости или ещё что-то. Одно очевидно, что протяжённость участка характеристики, который можно считать с приемлемой линейностью, очень узок. Об этом говорят конкретные результаты разработок с таким ЧФД. Чтобы быть в пределах этого участка, частоту сравнения берут довольно низкой, соответственно – большие коэффициенты деления в петле ФАПЧ. А в итоге – посредственных шумовые характеристики. С RS-триггером в качестве фазового детектора было бы намного лучше. Так мне кажется.

[Vitaly_K]

Цитата(SmarTrunk @ May 31 2013, 00:27)
Так вроде заявлено, что с этим поборолись, введя небольшую задержку в цепь сброса триггеров ЧФД. Результат - при равенстве фаз импульсы на выходах ЧФД не пропадают полностью, а продолжают быть, только короткие (длительность определяется величиной задержки), и "мертвой зоны" нет! AD так пишет про свои микросхемы PLL. Хотя для других микросхем это может быть и не так, особенно для старых.

Тау
врут.
"до конца" не поборолись и в середине фазовой характеристики обычно присутствует излом или 2 излома . Первый связан с тем что в плечах стоят не совсем одинаковые генераторы токов , и это обусловливает разную крутизну этих плеч. Правда Хиттайт дает возможность индивидуально "подстраивать" эту крутизну по желанию разработчика. Второй изломчик может быть из-за недостаточного быстродействия токовых ключей у плечей чарч пампа. На малых длительностях , порядка времени сброса триггеров, коэффициенты для тока тоже меняются , образуя участок с меньшей крутизной. Для любителей оптимизировать этот участок иногда предлагают программируемое пользователем время общего сброса триггеров. Это время также влияет и на шум.

Тем более зачем ЧФД? В RS-триггере таких проблем нет.

[SmarTrunk]

Ну из общих соображений, у ЧФД неограниченная полоса захвата и широкая полоса удержания (+2пи...-2пи), что есть хорошо.

[Vitaly_K]

Ну из общих соображений, у ЧФД неограниченная полоса захвата и широкая полоса удержания (+2пи...-2пи), что есть хорошо.

Хорошо, да не очень. ‘Игра’ на коротких импульсах приводит к ухудшению главных характеристик – спектральной чистоты и быстродействия. В принципе порочный подход. А получить неограниченную полосу захвата и удержания можно и с RS-триггером. Надо ввести частотный дискриминатор с фиксацией уровня. Могу привести схему с описанием её работы.

[Vitaly_K]

Прилагаю обещанную схему ‘ЧД+ФД’. Конечно, она немного сложнее, чем импульсный ЧФД, и предназначена для систем с повышенными требованиями к спектральной чистоте и быстродействию. Понятно и то, почему так широко применяется ЧФД. Выгода в несколько центов на каждом чипе (из-за простоты) даёт приличный доход при массовом производстве. Потребность и выгода есть – вот и раскручивается производство. Но есть и потребность в более высоких характеристиках, где ЧФД уже не работает. Потому я и предлагаю для обсуждения приложенное описание.

Прикрепленные файлы

 ______________.zip ( 28 килобайт ) Кол-во скачиваний: 76

 

[Victor®]

Прилагаю обещанную схему 'ЧД+ФД'. Конечно, она немного сложнее, чем импульсный ЧФД, и предназначена для систем с повышенными требованиями к спектральной чистоте и быстродействию. Понятно и то, почему так широко применяется ЧФД. Выгода в несколько центов на каждом чипе (из-за простоты) даёт приличный доход при массовом производстве. Потребность и выгода есть – вот и раскручивается производство. Но есть и потребность в более высоких характеристиках, где ЧФД уже не работает. Потому я и предлагаю для обсуждения приложенное описание.

Вы не в аспирантуре случайно?
Похоже на тезисы-пезисы... в какой-то сборник статей на конференцию.
Реальная схема работает? Не в ворде

[Vitaly_K]

Вы не в аспирантуре случайно?
Похоже на тезисы-пезисы... в какой-то сборник статей на конференцию.
Реальная схема работает? Не в ворде

И это всё, что вы смогли сказать или спросить в порядке обсуждения? Ну что ж, и на том спасибо. Главное, показали, кто вы есть.
Нет – я не в аспирантуре.
Да – реальная схема работает.

[Victor®]

И это всё, что вы смогли сказать или спросить в порядке обсуждения? Ну что ж, и на том спасибо. Главное, показали, кто вы есть.
Нет – я не в аспирантуре.
Да – реальная схема работает.

Не Вам судить
Так приведите реальную схему и результаты измерений/тестов.
Чего воду лить? Что тут обсуждать?

[Vitaly_K]

Не Вам судить
Так приведите реальную схему и результаты измерений/тестов.
Чего воду лить? Что тут обсуждать?

Как же не мне судить, если Вы начинаете знакомство с грубости? Именно это я и имел в виду.
Относительно реальной схемы см. мою статью:
http://speedwell-designs.com/doc/A%20Low%2...0Resolution.pdf

[SmarTrunk]

Статья - это всегда хорошо, сейчас почитаем.

[Victor®]

Как же не мне судить, если Вы начинаете знакомство с грубости? Именно это я и имел в виду.
Относительно реальной схемы см. мою статью:
http://speedwell-designs.com/doc/A%20Low%2...0Resolution.pdf

Никакого намерения грубить Вам я не имел и не имею.
Если Вы так поняли написанное то Вы ошиблись.

[Vitaly_K]

И ещё такой вопрос. Как ток накачки в ЧФД влияет на коэффициент усиления петли ФАПЧ?

[SmarTrunk]

Ну поскольку полоса ФАПЧ (в радианах в секунду) равна общему усилению ФАПЧ, которое равно произведению усиления всех ее элементов, а увеличение тока Charge Pump фактически увеличит "усиление" ЧФД (при неизменной нагрузке), то полоса ФАПЧ увеличится. Если это не нужно, то это несложно скомпенсировать изменением коэффициента передачи, скажем, полосового фильтра, который обычно является нагрузкой для Charge Pump.

[azoff]

Понятно, что ЧФД с накачкой имеет то преимущество, что обеспечивает полосу захвата, равную полосе удержания, т.е. равную всей полосе перестройки ГУНа, независимо от полосы пропускания петли ФАПЧ. Не требуется дополнительной схемы предустановки частоты ГУНа или схемы поиска частоты. Но уж больно низкая в нём частота сравнения, ограничивающая быстродействие системы (типичное значение – 50 МГц). Для RS-триггера такого ограничения нет, и если быстродействие является ключевым параметром, то почему не применить его, пойдя на некоторое усложнение схемы (предустановка или поиск частоты)?
Что можно сказать о сравнении шумовых характеристик этих вариантов?

В контексте идеи PDS, на мой взгляд, не очень корректно сравнивать ЧФД с одними единственным (!!!) RS-триггером. У вас же их там N штук, и их шумы на выходе суммируются. Идею спасает лишь то, что шумы триггеров будут некогерентны и просуммируются соответствующим образом.

Сообщение отредактировал azoff - Jun 10 2013, 08:50

[Vitaly_K]

В контексте идеи PDS, на мой взгляд, не очень корректно сравнивать ЧФД с одними единственным (!!!) RS-триггером. У вас же их там N штук, и их шумы на выходе суммируются. Идею спасает лишь то, что шумы триггеров будут некогерентны и просуммируются соответствующим образом.

Во-первых, то, что там триггеров N штук, не влияет на суммарный уровень шума, даже если бы шумы были когерентными. Это потому, что вклад каждого триггера в общий уровень шума составляет 1/N от шума каждого триггера.
Во-вторых, и в PDS можно использовать N штук ЧФД вместо N штук RS-триггеров. И тогда вопрос прозвучал бы как: почему N штук ЧФД, а не N штук RS-триггеров? Но в итоге суть вопроса остаётся всё той же.

[azoff]

Вклад каждого триггера в общий уровень шума составляет 1/N от шума каждого триггера.

Проясните этот момент, пожалуйста.

[Vitaly_K]

Проясните этот момент, пожалуйста.

При суммировании сигналов с выходов RS-триггеров берётся 1/N напряжения (мощности) каждого триггера. В сумме это N x 1/N = 1, что есть напряжение (мощность) одного триггера.

[azoff]

При суммировании сигналов с выходов RS-триггеров берётся 1/N напряжения (мощности) каждого триггера. В сумме это N x 1/N = 1, что есть напряжение (мощность) одного триггера.

Это в случае R-2-R ЦАПа, верно?

И, к слову, мы же все-таки говорим о фазовом шуме, т.е. у тригеров - это дрожание фронтов, поэтому даже в случае деления напряжения на N - уменьшится ли дрожание фазы?

Сообщение отредактировал azoff - Jun 11 2013, 16:45

[Vitaly_K]

Это в случае R-2-R ЦАПа, верно?

Триггеры работают на равновесные сегменты ЦАПа.

[Vitaly_K]

И, к слову, мы же все-таки говорим о фазовом шуме, т.е. у тригеров - это дрожание фронтов, поэтому даже в случае деления напряжения на N - уменьшится ли дрожание фазы?

Дрожания фронтов триггера трансформируются в амплитудные флуктуации постоянной составляющей на выходе триггера. Триггер как фазовый детектор для того и нужен, чтобы после него выделить фильтром постоянную составляющую. Так что в случае деления на N уменьшится в N раз как постоянная составляющая от каждого триггера, так и её флуктуации.

[Vitaly_K]

Ну поскольку полоса ФАПЧ (в радианах в секунду) равна общему усилению ФАПЧ, которое равно произведению усиления всех ее элементов, а увеличение тока Charge Pump фактически увеличит "усиление" ЧФД (при неизменной нагрузке), то полоса ФАПЧ увеличится. Если это не нужно, то это несложно скомпенсировать изменением коэффициента передачи, скажем, полосового фильтра, который обычно является нагрузкой для Charge Pump.

Опять-таки хотелось бы ближе к физическому смыслу. Увеличили ток Charge Pump, и из-за этого увеличилось усиление ЧФД. Как оно могло увеличиться, если нормированная крутизна его характеристики осталась прежней, т.е. 1/2пи? Нельзя ли это как-то изобразить в виде некоторой эквивалентной схемы?

Сообщение отредактировал Vitaly_K - Jun 16 2013, 18:55

[тау]

Ну а что может быть на самом деле? Можно ли дать хотя бы приближённую оценку? Не встречали ли Вы данных о шумах RS-триггера?

перенес в эту тему, т.к. по смыслу ближе.

Vitaly_K, PDS строится не только на выходных RS триггерах, там еще и фазорасщепитель даст вклад в шумы и добавляются шумы с шин питания RS триггеров. В стандартном ЧФД с накачкой заряда используемые D-триггера строятся на основе RS триггеров , а вместо фазорасщепителя ,предположим, шумит ДПДК. В этом они имеют нечто общее . А различие в том что в стандартном ЧФД практически нет шумов с шин питания на выход или оно очень сильно уменьшено дифференциальной схемой получения сигнала ошибки фазы. В PDS на текущий момент варианта использования дифф сигнала по выходу нет , который бы снижал влияние шумящего питания. Поэтому, разница между шумами в структуре PDS и ЧФД при прочих равных условиях (частота работы, технология изготовления) заключается в том что в PDS низкочастотные шумы с шин питания прямиком попадают на выход ФД и модулируют фазу в окрестности несущей.

[Vitaly_K]

перенес в эту тему, т.к. по смыслу ближе.

Vitaly_K, PDS строится не только на выходных RS триггерах, там еще и фазорасщепитель даст вклад в шумы и добавляются шумы с шин питания RS триггеров. В стандартном ЧФД с накачкой заряда используемые D-триггера строятся на основе RS триггеров , а вместо фазорасщепителя ,предположим, шумит ДПДК. В этом они имеют нечто общее . А различие в том что в стандартном ЧФД практически нет шумов с шин питания на выход или оно очень сильно уменьшено дифференциальной схемой получения сигнала ошибки фазы. В PDS на текущий момент варианта использования дифф сигнала по выходу нет , который бы снижал влияние шумящего питания. Поэтому, разница между шумами в структуре PDS и ЧФД при прочих равных условиях (частота работы, технология изготовления) заключается в том что в PDS низкочастотные шумы с шин питания прямиком попадают на выход ФД и модулируют фазу в окрестности несущей.

Ну хорошо, в принципе, можно использовать и ЧФД с накачкой, а не RS-триггеры. И что тогда, всё будет в порядке?

[тау]

Ну хорошо, в принципе, можно использовать и ЧФД с накачкой, а не RS-триггеры. И что тогда, всё будет в порядке?

не могу ответить на Ваш вопрос, потому что не знаю как прикрутить ЧФД в структуру PDS.

[Vitaly_K]

не могу ответить на Ваш вопрос, потому что не знаю как прикрутить ЧФД в структуру PDS.

Прикрутить-то просто - заменить на ЧФД каждый из RS-триггеров. Но даст ли это выигрыш по шумам? То, что ЧФД как бы изолирован от шумов источника питания, это хорошо, но есть и другие причины для шума. Значительный вклад в картину шумов вносит нестабильность удержания заряда на конденсаторе изодромного звена. А на неё влияют внутренние утечки в конденсаторе, утечки через закрытые переходы транзисторов и через ограниченное сопротивление нагрузки. Также шумы возрастают и из-за нелинейности характеристики (излом в самом её центре из-за неравенства токов в плечах схемы). В итоге можно больше проиграть, чем выиграть.
А вот такой вопрос: какие ФД использутся в реальных синтезаторах с ультра-низкими шумами, в том же QS?

[rloc]

какие ФД использутся в реальных синтезаторах с ультра-низкими шумами, в том же QS?

Дешевые и доступные, там не ФД шумы определяет.

Есть даже статья, где пишет какой конкретно ФД используется - ADF4002
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDeta...rnumber=4623101

[тау]

Прикрутить-то просто - заменить на ЧФД каждый из RS-триггеров. Но даст ли это выигрыш по шумам?

конечно , пмсм. В PDS ЕМНИП существует цепь ОС по фазе и отдельная для поиска частоты, сигналы которых перед ГУН складываются. Шум от схемы поиска частоты проникает на выход суммарного сигнала управления ГУН. Даже если частота найдена , то эта цепь все равно плодит шумовое напряжение.

Значительный вклад в картину шумов вносит нестабильность удержания заряда на конденсаторе изодромного звена.

Это преувеличение. Вклад - незначительный. Не сталкивался на практике (микрофонный эффект не разбираем) , имхо больше шумят резисторы по сравнению с конденсаторами, но и шумы резисторов меньше чем собственный шум ЧФД.

А на неё влияют внутренние утечки в конденсаторе, утечки через закрытые переходы транзисторов и через ограниченное сопротивление нагрузки.

спуры будут .

Также шумы возрастают и из-за нелинейности характеристики (излом в самом её центре из-за неравенства токов в плечах схемы). В итоге можно больше проиграть, чем выиграть.

Это справедливо для дробного режима , но там есть и метод борьбы - вывод ФД на линейный участок небольшим смещением. При этом ищется компромисс между ростом шумов из-за принудительного разноса фронтов срабатывания D триггеров (влияет увеличение относительного времени активной работы ключей CP) и снижением фракциональных шумов DSM при выводе на линейный участок. Итого компромиссное ухудшение по сравнению с целочисленным достигает 10-15 дБ. В целочисленном режиме нелинейность характеристики на шум не влияют, заметным образом.

А вот такой вопрос: какие ФД использутся в реальных синтезаторах с ультра-низкими шумами, в том же QS?

пассивные смесители. После того как ЧФД отработал , последний отключается из петли. пока писал rloc уже ответил.

[Vitaly_K]

Дешевые и доступные, там не ФД шумы определяет.
Есть даже статья, где пишет какой конкретно ФД используется - ADF4002
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDeta...rnumber=4623101

Посмотрел дэйташит на ADF4002. О шумах там наиболее интересны рисунки 7 и 8. Но не всё понятно, ссылок на эти рисунки не нашёл. Для какой частоты сигнала первый из этих рисунков? Там всего около -100 дБн, и отстройки не меньше 1 кГц. Полоса ФАПЧ 60 кГц. Второй рисунок – прямая, как стрела, линия – больше похож на теоретический. При частоте сравнения 100 МГц и частоте сигнала 10 ГГц получим те же -100 дБн. В общем, не понял, в чём Вы видите особые шумовые достоинства этой схемы? Да ещё, как Вы пишите, не ФД определяет шумы, что-то ещё добавится. Тогда уж и совсем плохо. Поясните, пожалуйста.

конечно , пмсм. В PDS ЕМНИП существует цепь ОС по фазе и отдельная для поиска частоты, сигналы которых перед ГУН складываются. Шум от схемы поиска частоты проникает на выход суммарного сигнала управления ГУН. Даже если частота найдена , то эта цепь все равно плодит шумовое напряжение.

В схеме поиска используется нелинейный фильтр, широкий при поиске и очень узкий после захвата частоты. Это существенно снижает его влияние на шумы. Но, в принципе, её вообще можно отключать, когда она отработает своё.

пассивные смесители. После того как ЧФД отработал , последний отключается из петли. пока писал rloc уже ответил.

Очень интересно. Что за схема таких смесителей, можно пример? Rloc писал о другом.

[rloc]

При частоте сравнения 100 МГц и частоте сигнала 10 ГГц получим те же -100 дБн.

Вы считаете с учетом умножения в петле, т.е. добавляете 20*log(10/0.1) = 40 дБ. Но умножения в QS нет, поэтому шумы ФД на любой частоте будут переноситься один к одному и составлять -140 дБн. По документации шумы в QS на 10 ГГц составляют -122 дБн, поэтому ФД не влияет. На рис. 7 тоже речь идет об умножении в петле, т.е. к шумам добавляется 20*log(400/1) = 52 дБ.

[Vitaly_K]

Вы считаете с учетом умножения в петле, т.е. добавляете 20*log(10/0.1) = 40 дБ. Но умножения в QS нет, поэтому шумы ФД на любой частоте будут переноситься один к одному и составлять -140 дБн. По документации шумы в QS на 10 ГГц составляют -122 дБн, поэтому ФД не влияет. На рис. 7 тоже речь идет об умножении в петле, т.е. к шумам добавляется 20*log(400/1) = 52 дБ.

Тогда понятно. Спасибо.

[Sergey Beltchico...]

На самом деле умножение шумов у квика в петле имеется (деление на 3 и на 2). Но поскольку частота сравнения ниже, чем 100 МГц, и кэф умножения низкий, то шумы высокочастотной подставки (порядка -137 дБн/Гц) оказываются выше приведенных шумов ЧФД. Это я про первое кольцо, ясное дело. А во втором, подставки выше по частоте и хуже по шумам, соответственно от шумов ЧФД уходим еще дальше, что опять-таки позволяет использовать деление в кольце.

Сообщение отредактировал Sergey Beltchicov - Jul 20 2014, 09:28