Аналоговый аттенюатор Опции

[haker_fox]

Добрый день, дамы и господа!

Встала задача построить аттенюатор.
Требования:
1. Входное напряжение: синус 1.5 В, частота до 1 МГц.
2. Минимальное ослабление 0 дБ.
3. Максимальное ослабление 50 дБ.
4. Количество ступеней регулировки - не менее 128.
5. Коэффициент нелинейных искажений - не более 0,005%.

Хотя изначально хотелось бы не дискретный аттенюатор, а управляемый делитель. Моих познаний в аналоговой схемотехнике не хватает, чтобы спроектировать его. Хотя попытка была в виде полевика с обеднённым каналом + резистор в истоке (как у Хоровица и Хилла). Но результат оказался печальный: делитель искажает форму синуса, так что THD видно на глаз))) Отчаявшись, задумался, что можно ограничится дискретным аттенюатором, собранным из резисторов + аналоговых мультиплексоров. Поиск по аудиофильским сайтам привёл меня к этом же, только вместо мультиплексоров - реле. Изучение документации на один из аджилентовских генераторов позволило увидеть теже резисторы + мультиплексоры... Там может вообще невозможно сделать подобную фичу на транзисторах? Я думал о цифровых резисторах, но их THD в среднем 0,05%.

В связи с этим, вовпрос к уважаемому сообществу, как поступить? Может быть кто-то видел решение "электронного делителя" (без ступенчатого)? Да, тут ещё одно условие - не используем высокоскоростные операционные усилители...

Спасибо!

[alexvu]

1) сервопривод + переменный резистор с нужной характеристикой
2) 2-х резисторный оптрон + ОС по второму резистору

[haker_fox]

1) сервопривод + переменный резистор с нужной характеристикой
2) 2-х резисторный оптрон + ОС по второму резистору

К такому варианту не готов пока Я думал аналог переменного резистора на такие скромные параметры мне собрать не под силу, но думал, что где-то есть в природе Видимо нет) Тогда уж лучше резисторы и мультиплексоры...

[Ant_m]

BAP70Q + усилитель 3db. Какие искажения будут - хз.

[Jurenja]

... на такие скромные параметры...

Искажения не более 0,005% - это совсем нескромно...

Ячейка Гильберта уровень искажений меньше чем -60 дБ редко показывает, это означает искажения 0.1% или немного лучше.
Так что только вариации пассивного резистивного делителя имхо.

[_pv]

Multiplying DAC:
AD5543 / DAC8811 / LTC1597

[haker_fox]

Искажения не более 0,005% - это совсем нескромно...

Ладно, возможно осетра придётся урезать.

Спасибо, господа!!!

[=AK=]

Digital Potentiometers

[haker_fox]

Digital Potentiometers

Спасибо! Не те я потенциометры смотрел, сейчас нашёл и с THD 0.005%)))

[Herz]

Спасибо! Не те я потенциометры смотрел, сейчас нашёл и с THD 0.005%)))

Серьёзно? Приведите пример, пожалуйста. Я пока не нашёл.

[_pv]

Спасибо! Не те я потенциометры смотрел, сейчас нашёл и с THD 0.005%)))

Серьёзно? Приведите пример, пожалуйста. Я пока не нашёл.

поддерживаю.
даже вышеупомянутые умножающие ЦАПы <-100дБ thd имеют только при 1кГц, причём про зависимость от частоты стыдливо умолчали, все кроме линеара, у которого, судя по графикам к 1МГц останется хорошо если 0.3%.

[Alexashka]

Дак вот жешь недавно проскакивал один такой
THD обещают даже до 0,0002% (с литерой А).
Хотя как он на 1МГц будет работать это надо смотреть, так то Gain Bandwidth у него 10МГц. Ну и не аналоговый

[Herz]

THD обещают даже до 0,0002% (с литерой А).
Хотя как он на 1МГц будет работать это надо смотреть, так то Gain Bandwidth у него 10МГц.

Уж очень много там условий надо соблюсти, чтобы приблизиться к этому значению.

[haker_fox]

Серьёзно? Приведите пример, пожалуйста. Я пока не нашёл.

Я бегло глянул какой-то от AD на работе. СИльно не смотрел, не до него было. Там THD был 0,005% указан. Потом уже сообразил, что это, наверно для низкой частоты, на более высоких будет всё не так оптимистично. В целом пока мерещится всё-таки набор резистор с мультиплексорами, хотя бы потому, что серьёзная контора HP применила его в своём Agilent 33120A. У них преаттенюатор сделан на резисторах и мультиплексорах, а выходной - не резисторах и реле.

Тут ещё один фактор: проект не по работе. Любительский. Для души. И покупать для него отсутствующие детали (цифрорезисторы) не хочется. А мультиплексоры продаются в местном магазине (точно такие же как в Agilent'овском генераторе), а на работе можно найти DG408. Тут резонный вопрос, а зачем в любительском проекте THD 0.005% ? А спортивный интерес)))))) На работе занят одним, а дома хочется другого))))) К сожалению, на работе отсутствует измеритель КНИ, придётся думать, как его померить тем, что есть: осциллограф, генератор, спектроанализатор... мультиметр))))

Уж очень много там условий надо соблюсти, чтобы приблизиться к этому значению.

Ага, я теперь это тоже понял)

[Alexashka]

В целом пока мерещится всё-таки набор резистор с мультиплексорами, хотя бы потому, что серьёзная контора HP применила его в своём Agilent 33120A. У них преаттенюатор сделан на резисторах и мультиплексорах, а выходной - не резисторах и реле.

Реле это есть гуд но специальные реле наверное, типа герконов, а то можно нелинейность и на контактах словить.
А вот мультиплексоры... Вы думаете они не дают искажения?
По мне так результат полученный ребятами из BurrBrown очень крут, пусть даже в звуковой полосе частот. Попробуйте получить такие параметры хотя бы отдаленно соединив вместе цифровой потенциометр и ОУ

[Plain]

задача построить аттенюатор ... Любительский. Для души ... синус 1.5 В, частота до 1 МГц ... 0 дБ ... 50 дБ ... Изучение документации на один из аджилентовских генераторов

Задача создания любительского лабораторного генератора примитивна и решается соответствующим генератором с попросту изначально регулируемой амплитудой.

[haker_fox]

Задача создания любительского лабораторного генератора примитивна

Не может эта задача быть примитивной! Я ведь для себя и для души делаю! Есть желание добиться некоторых поставленных результатов, улучшить своё понимание в некоторых областях. Если бы мне нужен был просто генератор дома, я бы мог и с ебея сборку на AD'шку купить) Или на работе воспользоваться.

А вот мультиплексоры... Вы думаете они не дают искажения?

Дают, конечно! Но господа из аджилента использовали их для регулировки амплидуты синуса до 15 МГц. При этом у них не увидел каких-либо специальных ухищрений для нивелирования этих искажений. Всё прозрачно: DAC->фильтр->преаттенюатор->усилитель->выходной аттенюатор. Вполне возможно, эти ухищрения также прозрачны, и я их просто не вижу.

[Alexashka]

...господа из аджилента использовали их для регулировки амплидуты синуса до 15 МГц. При этом у них не увидел каких-либо специальных ухищрений для нивелирования этих искажений. Всё прозрачно: DAC->фильтр->преаттенюатор->усилитель->выходной аттенюатор...

У DDS в основном ЦАП дает все искажения. Если ЦАП 12-битный выше 72дБ по динамике никак не прыгнешь.
Но может раскроете секрет, что у Вас за генератор и какие мультиплексоры в нем используются?

[Plain]

Всё прозрачно: DAC->фильтр->преаттенюатор->усилитель->выходной аттенюатор.

В сравнении с "генератор треугольника->ФНЧ->буфер", всё мутно.

[haker_fox]

У DDS в основном ЦАП дает все искажения. Если ЦАП 12-битный выше 72дБ по динамике никак не прыгнешь.
Но может раскроете секрет, что у Вас за генератор и какие мультиплексоры в нем используются?

За основу взял принципильную схему, которая легко гуглится в интете, вот этого чуда. Мультиплексоры они используют 74hc4051 в канале синуса. Амплитуда прямоугольников, полученных компаратором lt1016, регулируется дифференциальным каскадом (ЦАП дифференциальный выход имеет) за счёт управляемого источника тока. Я полагаю, это сделано по причине того, что мультиплексоры из-за входной ёмкости задавят высшие гармоники прямоугольника. Я приложил файл со схемами. Весь Service Manual можно найти в сети.

Свой генератор делаю с более скромными параметрами: синус 100 кГц. Амплитуда +-15 В. Выходное сопротивление 50 Ом. Прямоугольник буду получать также компаратором, но из-за более низких частот регулировку амплитуды не буду отделять от регулировки амплитуды синуса. ЦАП AD5552. Ещё раз повторюсь, проект любительский с самом хорошем смысле Именно желание укрепить свои знания в некоторых областях, и восполнить пробелы образования. На работе в основном другие задачи: измерение сигналов, хочется вот генерацию освоить)))

В сравнении с "генератор треугольника->ФНЧ->буфер", всё мутно.

Я забыл упомянуть в исходном сообщение, что обработка различных сигналов ведётся немного по разному: разные узлы регулировки амплитуды, разные фильтры, но в целом всё примерно так. А чем треугольник генерировать? Аналоговым способом? Но цировой синтез несколько более перспективен хотя бы своей гибкостью. Или я вас неправильно понял? По предложенной вами схеме hp делала свои генераторы лет так несколько десятков назад

Вообще читая различные статьи и сайты, посвященные HP, всё больше понимаешь, что это была Школа именно с большой буквы! Не знаю, как сейчас, но тогда...! Выпускать столько новаторской техники и литературы, это классно! До сих пор не теряет своей актуальности.

Прикрепленные файлы

 Agilent_33120A_schematics.7z ( 6.38 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 20

 

[Alexashka]

За основу взял принципильную схему, которая легко гуглится в интете, вот этого чуда. Мультиплексоры они используют 74hc4051 в канале синуса.

Замечательно, но Вы смотрели какие у этого "чуда" искажения?

Spurious (non-harmonic)
DC to 1 MHz <-65 dBc
1 MHz to 15 MHz < -65 dBc + 6 dB/octave

Total harmonic distortion
DC to 20 kHz <0.04%
Phase noise <-55 dBc in a 30 kHz band

0,04%, такой уровень искажений способен давать даже усилитель мощности для сабвуфера Так что пример не самый лучший для Вас.

[haker_fox]

Так что пример не самый лучший для Вас.

Более лучшего не нашёл) У HP больше всего доступных схем приборов)))
Но это общий THD. Полагаю, что аттенюатор гораздо точнее)))

[Alexashka]

Полагаю, что аттенюатор гораздо точнее)))

Ну если есть информация о нелинейности ключей, то можно просто посчитать. А если таковой нет, то просто макетируете и проверяете -делов то. Правда нужен будет генератор с гораздо более низкими искажениями.

ЗЫ. занглянул в даташит -есть там график типового сопротивления в зависимости от входного сигнала -вот по нему можете прикинуть искаэжения.

[haker_fox]

есть там график типового сопротивления в зависимости от входного сигнала -вот по нему можете прикинуть искаэжения.

Ага!
Я ещё там график АЧХ увидел, получается, что полоса пропускания этого мультиплексора - 200 кГц. Странно, что-то не сходится с тем, что гонятют через этот мультиплексор в аджилентовском генераторе...

[Alexashka]

Я ещё там график АЧХ увидел, получается, что полоса пропускания этого мультиплексора - 200 кГц.

Не кГц, а МГц

[Allregia]

К сожалению, на работе отсутствует измеритель КНИ, придётся думать, как его померить тем, что есть: осциллограф, генератор, спектроанализатор... мультиметр))))

А компьютер на работе есть? Программы на него ставить можно?
Тогда подать на вход звуковой карты и померять THD на низких частотах.
Программы - SpectraLab/SpectraPlus (с таблэткой), ARTA (кажется без таблэтки она все меряет. но не сохраняет), WaveSpectra (free!!!), и куча других.
Звуковушку конечно желательно получше, но для такого большого THD, как 0.005%, подойдет почти любая.

Вот чем померять 0.005% на 1Мгц - не знаю.

[haker_fox]

Не кГц, а МГц

Дейсвительно! Шкала необычно отмечена, сразу в кГц.

А компьютер на работе есть? Программы на него ставить можно?

Да это-то можно и дома сделать Проек, как указал, любительский.

Звуковушку конечно желательно получше, но для такого большого THD, как 0.005%, подойдет почти любая.

Большого??? Я думал, это наоборот, довольно маленький. У меня встроенная звуковая. В целом можно взять связку генератор -> аттенюатор -> спектроанализатор (осцилл в этом режиме). Оценить "на глаз".

Ещё раз спасибо за информацию!

[muravei]

Вот чем померять 0.005% на 1Мгц - не знаю.

Вольтметром.
Сделать два высокодобротных фильтра, на такой частоте не слишком сложно, полосовой и режекторный.
С генератора через полосовой подать сигнал на подопытную схему, а с ее выхода , через режекторный, на милливольтметр.

[Allregia]

Большого??? Я думал, это наоборот, довольно маленький.

Да нет, 0.005% это не очень маленький. Если говорить о хорошх результатах, то в аналоговых генераторах добиваются, во всяком случае, на звуковых частотах, на 2-3 порядка(!) лучшего результата. В цифровых (DDS) все опраделяется ЦАПом, до 100 кГц тоже можно добиться на порядок лучшего КНИ чем 0.005%.

С измерениями сложнее, но и тут добиваются, опять-же, на звуковых частотах, как минимум на 1-2 порядка лучше. Но с трудом и не на полном размахе входного сигнала (у большинства многоразрядных д/с АЦП, при уровне сигнала от -10dBFS и до макимума, т.е. 0dBFS, катастрофически растет КНИ, а у многих и от -20).

У меня встроенная звуковая.

Ну вот и отлично, для начала - замкнуть ей вход с выходом (можно через потенциометр), и проверить тем-же СпектраПлюсом или ВейвСпектрой на что она способна.

В целом можно взять связку генератор -> аттенюатор -> спектроанализатор (осцилл в этом режиме). Оценить "на глаз".

Спектроанализатор в большинстве осциллографов не поможет - у них АЦП 8-битные, в лучшем случае 10-ти, этого мало для измерения 0.005%

[haker_fox]

Ну вот и отлично, для начала - замкнуть ей вход с выходом (можно через потенциометр), и проверить тем-же СпектраПлюсом или ВейвСпектрой на что она способна.
Спектроанализатор в большинстве осциллографов не поможет - у них АЦП 8-битные, в лучшем случае 10-ти, этого мало для измерения 0.005%

Понятно, спасибо, попробую!