Модернизация N2PK Vector Network Analyser, для 300кГц<f<100МГц Опции

[Finarfin]

Я модернизирую анализатор цеепй N2PK для обеспечения измерений до 100МГц или выше. Цель этого занятия - выполнить дипломный проект по теме "Комплекс для идентификации продуктов деструкции в маслах по параметрам диэлектрической проницаемости", собрать анализатор и провести исследования, которые лягут в основу алгоритма идентификации продуктов деструкции с помощью обычного КСВ-метра, дополненного микроконтроллером или интерфейсом с компом.

отдельная тема создана дабы не создавать отдельные темы по каждому вопросу, а их у меня возникает немало, и не засорять темы Vector Network Analyzer и Анализатор цепей (Network Analyzer)

Итак, для расширения частотного диапазона будет применена (если не найдутся еще недостатки такого решения) микросхема DDS AD9958, содержащяя 2 канала вместо двух микрух DDS в оригинале.

В первом приближении схема включения DDS выглядит так:

сорри за оформление, так требует нормоконтроль (не считая красного)
то же самое в форматах dxf и cdw:  DDS_CAD.rar ( 47.92 килобайт ) Кол-во скачиваний: 259

Так же как в оригинале управление DDS осуществляется через LPT. Это хорошо тем что не нужен микроконтроллер, и всегда можно изменить программу на компе, например, усовершенствовать алгоритм внесения поправок, или изменить шаг по частоте и т.д.

ВОПРОСЫ:

• на схеме в LC ФНЧ красно-оранжевым цветом выделен кондюк Cx, который обычно присутствует в практических схемах, но отсутствует в книжках. Например я расчитал ФНЧ по Рэд Э. Справочник по высокочастотной схемотехнике, там такого кондюка нет в помине. Вопрос: зачем он нужен?
  на всякий случай - расчет ФНЧ  Mathcad_______________.rar ( 214.96 килобайт ) Кол-во скачиваний: 310
  
• понятно что много кондюков между шинами питания и земли непосредственно вблизи микросхемы эт хорошо, вопрос в том как определиться с их количеством
• по цифровой части - информация записывается в регистры по фронту сигнала SCLK, для того чтобы записались правильные данные, надо чтобы фронт SCLK отставал от всех остальных данных. Обычно для небольшой задержки цифрового сигнала ставят два инвертора, а нельзя ли поставить RC-цепь, как показано на схеме красным цветом?
• интерфейс обмена данными микросхемы AD9958 имеет уровень лог. единицы 2 Вольта (питание 3,3 В), а нуля - 0,8В. впринципе возможно управление от пятивольтовой ТТЛ sn74act1284. Ваше мнение?
• Про LPT: после того как данные выведены на порт LPT они держатся на выходах определенное время, а потом выводы переходят в высокоимпедансное состояние, или выводы сохраняют свое состояние до следующей операции вывода???

По программированию:
будем использовать четырехбитный режим, частота одновременно изменяется у обоих каналов, фаза одного канала отличается от другого на 90 градусов.
Итак, после включения анализатора
1) подаем сигнал Master Reset, микруха переходит в состояние по умолчанию
2) в однобитном режиме записываем инструкцию и данные:

Код

запись            адрес - Channel Select Register
    0       00      00000
выбираем 1-й канал                          ставим 4-х битный режим
    0       1                   000                     11                        0

посылаем I/O_Update (в конце каждой записи)
3) в четырехбитном режиме заставляем фазу 1-го канала отставать от фазы нулевого канала на 90 град.

Код

запись            адрес - регистр фазы
    0       00      00101
записываем 14 битное значение фазы
xxxxxxx
ууxxxxxx

уу - не используемые разряды;
Вопрос - откуда взять эту цифирь xxxxxxxxxxxxxx, если в датащите не сказано в каком коде записывается фаза???
5) выбираем оба канала

Код

запись            адрес - Channel Select Register
    0       00      00000
выбираем оба канала              остальное оставляем как есть
    1       1                     000                     11                        0

6) вход в основной цикл программы, там в начале каждого цикла устанавливается частота:

Код

запись            адрес - Freq Tuning Word
    0       00      00100
загоняем 4 байта частоты
xxxxxxxx
xxxxxxxx
xxxxxxxx
xxxxxxxx

Вопросы - 1) откуда взять эту цифирь для частоты;
2) не сбрасывается ли регистр фазы после обновления регистра частоты??

Вот такие вопросы остались после перевода датащита и изучения схем N2PK. Всем заранее СПАСИБО.

ССЫЛКИ:

• Датащит AD9958: http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/AD9958.pdf
• оценочная плата для AD9958/AD9959: http://www.analog.com/UploadedFiles/Evalua...54AD995EB_0.pdf
• обсуждение N2Pk VNA на форуме CQHAM: http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?t=8976
• Первоисточник N2PK VNA: http://n2pk.com/index.html, все доки лежат тут http://n2pk.com/VNA/VNAarch.html
• Принципиальные схемы и перечень элементов N2PK VNA: http://n2pk.com/VNA/n2pk_vna_pt_2_ver_b2.pdf

[OnLis]

Приветствую Сергей. Сам не так давно возился с AD9958, постараюсь ответить на твои вопросы.
В своем макете LPT не использовал, для управления применил C8051F320. Передачу данных осуществлял в однобитном режиме, так вроде проще.
Итак, относительно вопросов:
1. LC ФНЧ. Насчет Сх в данном виде точно сказать не могу. Можно построить цепь в MicroCap и оценить его влияние. Чаще всего в конструкциях с DDS встречал использование НЧ эллиптического фильтра 3-го порядка. Поиски информации навели на сайт coilcraft.com, где и удалось заказать пару образцов готовых модулей.
2. С фильтр. на питании. Чем больше тем лучше, ставь везде, где можно. Лит. обзор DDS конструкций показывает: от 10 до 50 штук 0,1 uF
3. На мой взгляд использование RC задерживающей цепочки - это немного лишнее. С одной стороны задержку можно сформировать программно, с другой - 12 ns (Figure 41 datasheet) не такое уж и большое значение.
4. Управление пятивольтовой ТТЛ можно, при этом предусмотри последовательные резисторы 50 - 100 Ом.

Программирование:
1. Инициализация
Reset = 1;
Reset = 0;
//
DDS_Set(0x01); // Адрес регистра
DDS_Set(0xA3); // Установка множителя
DDS_Set(0x00);
DDS_Set(0x20);
//
IO_Update = 1;
IO_Update = 0;

2. Установка частоты / амплитуды / фазы

DDS_Set(0x00); // Адрес
DDS_Set(0x70); // Выбор 1 канала
// *** IO_Update не нужно
DDS_Set(0x04); // Установка частоты DDS1 --------------------
i = 4;
while (i != 0)
{
FDAT = FREQ1/0x00FFFFFF;
DDS_Set(FDAT&0xFF);
FREQ1 = FREQ1*256;
i--;
}
DDS_Set(0x05); // Установка фазы DDS1 -----------------------
DDS_Set(0x10); // Фаза 90
DDS_Set(0x00);

DDS_Set(0x06); // Установка амплитуды DDS1 ------------------
DDS_Set(0x00);
DDS_Set(GAIN1);
DDS_Set(GAIN2);

// -----------------------------------------------------------------------
DDS_Set(0x00); // Выбор 2 канала ----------------------------
DDS_Set(0xB0);
//
DDS_Set(0x04); // Установка частоты DDS2 --------------------

i = 4;
while (i != 0)
{
FDAT = FREQ2/0x00FFFFFF;
DDS_Set(FDAT&0xFF);
FREQ2 = FREQ2*256;
i--;
}

DDS_Set(0x05); // Установка фазы DDS2 -----------------------
DDS_Set(0x00); // Фаза 0
DDS_Set(0x00);

DDS_Set(0x06); // Установка амплитуды DDS2 ------------------
DDS_Set(0x00);
DDS_Set(GAIN1);
DDS_Set(GAIN2);

//
// -----------------------------------------------------------------------
DDSUpdate = 1; // Применить *********************************
DDSUpdate = 0;


Насчет расчета цифр, в даташите всё написано (см. стр 17).
Пример: фаза 90 градусов
POW = ( фаза * 2^14 ) / 360 = (90 * 16384) / 360 = 4096 = 0x1000 (HEX)

[Finarfin]

// *** IO_Update не нужно

То есть когда кончается регистр, то есть все биты засланы, следующие биты автоматически воспринимаются как инструкция, верно?
кроме того оказывается выбор канала сохраняется без IO_Update? вот это уже удивляет, ведь цифирь не стала активной, и выбраны должны оказаться оба канала *shock*

Насчет расчета цифр, в даташите всё написано (см. стр 17).

блин, увидев "THEORY of operation" просто пролистал это место =)

[OnLis]

При заполнении регистра CSR I/O Update не нужен:

CSR <7:4> bits are active immediately after being written. They
do not require an I/O update to take effect. (стр 36)
После заполнения последнего бита данные становятся активны.

Пошаговая инструкция программирования тоже описана в даташите:
(стр 18) SINGLE-TONE MODE

The following steps present a basic protocol to program a
different frequency tuning word and/or phase offset word for
each channel using the channel enable bits.
1. Power up DUT and ....

После проведения всех операций передачи данных, лишь 5-ой графой идет
посылка I/O Update.

Странно на первый взгляд, но тем не менее всё работает для двух каналов.

[Finarfin]

C программированием DDS дело прояснилось , спасибо OnLis. Отвечу на некоторые собственные вопросы

Про LPT: после того как данные выведены на порт LPT они держатся на выходах определенное время, а потом выводы переходят в высокоимпедансное состояние, или выводы сохраняют свое состояние до следующей операции вывода???

нашел в инете (http://www.pcports.ru/) - сохраняются до следующей операции вывода

по цифровой части - информация записывается в регистры по фронту сигнала SCLK, для того чтобы записались правильные данные, надо чтобы фронт SCLK отставал от всех остальных данных. Обычно для небольшой задержки цифрового сигнала ставят два инвертора, а нельзя ли поставить RC-цепь, как показано на схеме красным цветом?

в платных библиотеках DLL для работы c LPT есть возможность формировать Строб, возможно есть и в бесплатных. кроме того раз выяснилось что инфа с выходов никуда не девается можно сформировать фронт импльса SCLK программно

Теперь надо модернизировать синхронный детектор. У N2PK он сделан на балансном модуляторе MC1496D:
датащит  mc1496d_______________________.pdf ( 217.98 килобайт ) Кол-во скачиваний: 469

схема детектора N2PK
В датащите есть строка
Transadmittance Bandwidth (Magnitude) (R = 50 Ohm)
Signal Input Port, V = 300 mVrms sine wave
|Vc | = 0.5 Vdc...............................................................80 MHz
Я не разбираюсь в балансных модуляторах, но видимо на 100МГц он не потянет, поэтому предполагаю все же использовать перемножитель AD835, а после него поставить фнч, далее логарифматор на AD8310(важна чувствительность к маленьким сигналам) и АЦП.
датащит перемножителя AD835 http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/AD835.pdf
Вопросы к спецам:
1) Существует ли ИМС детектора сразу с логарифмическим выходом до 100МГц...
2) Как думаете, господа, как скажется такая подмена MC1496D на AD835+ФНЧ на точности, и главное СТАБИЛЬНОСТИ характеристик, ибо вся точность основывается на калибровке, которая эффективна при стабильных характеристиках.

Сообщение отредактировал Finarfin - Apr 8 2008, 20:53

[proxi]

1) Существует ли ИМС детектора сразу с логарифмическим выходом до 100МГц...
2) Как думаете, господа, как скажется такая подмена MC1496D на AD835+ФНЧ на точности, и главное СТАБИЛЬНОСТИ характеристик, ибо вся точность основывается на калибровке, которая эффективна при стабильных характеристиках.
[/quote]
Дык вот ИМС детектора сразу с логарифмическим выходом до 10GHz http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/ADL5519.pdf
еще у натионал...

[Finarfin]

Дык вот ИМС детектора сразу с логарифмическим выходом до 10GHz http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/ADL5519.pdf

да, бывают
Но, к сожалению, ADL5519 отхватывает только часть заявленного диапазона 300кГц-100МГц, так как работает от 1 Мгц
Да, такие МС как ADL5519 дешевле чем перемножитель_AD835+логарифматор_AD8310+ФНЧ раза в три, но если придется наворачивать дополнительный канал для более низких частот то также по цене и выйдет. так что хотелось бы все-таки накрыть весь диапазон... Поиск по analog.com, freescale.com, national.com и onsemi.com пока не дал результатов

если так и не найду, придется делать перемножитель-->ФНЧ--> DC_логарифматор, только логарифматор наверно не AD835, ибо избыточен по частоте и стоимости, а тупо операционник с транзюстором в обратной связи... опять же не могу найти на указанных сайтах НЧ-логарифматор

Вот у TAPR Vector Network Analyzer (http://radio.tentec.com/Amateur/vna , http://www.tapr.org) из-за использования AD8302 точность по фазе всего лишь

1 degree for phase measurements

, в то время как N2PK обещает 0,005 deg. Интересно, 1 deg для TAPR указан с учетом калибровки или нет ?

Сообщение отредактировал Finarfin - Apr 9 2008, 08:59

[khach]

Я расширяю нечто подобное N2PK VNA вверх, а не вниз по частоте (в гигагерцы). В детекторах MC1496D заменен на AD8343. Вообще в этой схеме может работать любой смеситель по схеме gilbert cell (транзисторное дерево) с дифференциальным выходом. При расширении диапазона "вниз" обратите внимание на полосу пропускания трансформаторов - обычно они тянут до 1-5 мегагерца, а потом начинается сильный завал, режим работы смесителя поменяется сильно. Для работы ДДС на НЧ собирали смешенный выход - трансформатор и операционный усилитель с ФНЧ в парралельном включении. Частоты более 1 МГц шли через трансформатор, а менее-через быстрый операционник, на нем же был собран и фильтр НЧ ДДСа.

[Finarfin]

При расширении диапазона "вниз" обратите внимание на полосу пропускания трансформаторов - обычно они тянут до 1-5 мегагерца, а потом начинается сильный завал, режим работы смесителя поменяется сильно.

не, вот например ADTT1-1, которые в схеме в первом посте стоят, норм работает от 300кГц (впритык ) до 300МГц: датащит - http://www.htmldatasheet.com/zip/mini/adtt11.zip

смеситель по схеме gilbert cell

так это и есть перемножитель
P.S. сейчас выбирал перемножитель между ADL5391 и AD835, последний победил несмотря на его бОльшую цену и более новое ядро ADL5391. Причина - значительно меньше инфы, особенно в графическом виде в датащите ADL5391, чем в AD835.
P.P.S. сайт http://www.minicircuits.com глючит нипадеццки , ни поиск не робит, ни инфа по компонентам не показывается
"Internal Server Error"

[Finarfin]

...T1-6T трансформаторы, примененные в оригинале N2PK VNA вобще от 15кГц до 300МГц полосу имеют http://www.minicircuits.com/pdfs/T1-6T-KK81.pdf

khach, интересно, какие частоты перекрывает вот этот самодельный ответвитель -

[khach]

khach, интересно, какие частоты перекрывает вот этот самодельный ответвитель -

Смотря на чем мотали (призводитель и величина сердечника). Я мотал на больших биноклях от польских антенн 8х8х16. Полоса получалась от менее чем 1 Мгц (АЧХометр нетянет) до 800МГц. Но на ВЧ приходилось аккуратно подпихивать витки катушек спичкой до исчезновения горбов и впадин АЧХ и крепить потом каплей эпоксидки. А вообще при таких фотографиях надо обязательно класть масштабный предмет- точно такие (из того же материала) бинокли, но с габаритом 3х4х6мм работали нормально от 5МГц до полутора ГГц.

[proxi]

[quote name='Finarfin' date='Apr 9 2008, 11:06' post='393936']
да, бывают
Но, к сожалению, ADL5519 отхватывает только часть заявленного диапазона 300кГц-100МГц, так как работает от 1 Мгц
Да, такие МС как ADL5519 дешевле чем перемножитель_AD835+логарифматор_AD8310+ФНЧ раза в три, но если придется наворачивать дополнительный канал для более низких частот то также по цене и выйдет. так что хотелось бы все-таки накрыть весь диапазон... Поиск по analog.com, freescale.com, national.com и onsemi.com пока не дал результатов

если так и не найду, придется делать перемножитель-->ФНЧ--> DC_логарифматор, только логарифматор наверно не AD835, ибо избыточен по частоте и стоимости, а тупо операционник с транзюстором в обратной связи... опять же не могу найти на указанных сайтах НЧ-логарифматор

Книжка Шило там рассмотренны НЧ логарифматоры довольно неплохо...классика жанра, однако...

[Finarfin]

НЧ-логарифматоры пару раз по Пейтону Волшу "Аналоговая электроника на ОУ" делал, низнаю как на практике, но в воркбенче работали норм с учетом всяких гадких погрешностей.
Считаю эту книжку тоже "классикой жанра"

[Finarfin]

Похоже, в конструкции N2PK VNA есть существенный недостаток! Сам автор писал что работал с различными нагрузками с существенной реактивностью. Я набросал трансформаторный reflection bridge в MWO и увидел то что и ожидал - параметр S11 входного порта зависит от того какая подключена нагрузка. При моей нагрузке (кондюк с потерями) и S11 тоже приобретает емкостной характер
Самое плохое в этом то, что это искажает АЧХ и ФЧХ антиальязингового фильтра! Следовательно Изменяется степень неквадратурности, впринципе можно с учетом этого откалибровать, но вот искажение спектра - то что могут в ачх возникнуть всплески, увеличивающие спуры, это уже калибровкой точно не убьешь! вот так-то куча людей в мире собрали и юзают n2pk vna, а там такой косяк

Есть модели в MWO и Multisim, в MWO я недавно, поэтому там нифига не получилось. А вот мультисим показывает вот такую разницу в ФЧХ и АЧХ при подключенном мосте и при нагрузке 50 Ом:

АЧХ

ФЧХ

модель

параметры R7 и С5 - схема замещения моего объекта измерения, у меня в мосте будет вместо R4 - конденсатор, чтобы меньше была зависимость от частоты, а больше от контроллируемых параметров, то есть от этого АЧХ с ФЧХ еще более кривится.
Как бы мост с фильтром развязать без усилителя, чтоб не было этого влияния??

Не нашел на форуме темы "вопросы по MWO" поэтому прошу подсказать как в MWO получить графички подобные прилепленым картинкам.
emp-файл:  ______________N2Pk.rar ( 11.3 килобайт ) Кол-во скачиваний: 162

[khach]

Нормальные люди не жлобятся за копейки, когда в приборе применена микросхема за 60 баксов, и ставят развязывающий усилитель после фильтра (крестик MAR или MAV, хотя можно сделать и на дискретном транзисторе из сотовика). А что бы согласование вообще было надежным, даже после усилителя, ставят согласованный аттенюатор (2 или 3 дБ)- тогда нагрузки всегда настолько близки к 50 омам что про влияние неизвестной обмеряемой нагрузки можно забыть.
Кстати, если после ДДС поставить трансформатор и дифференциальный НЧ фильтр с заграждающим звеном на половинной тактовой частоте ДДСа то можно очень сильно улучшить спектр ДДСа (из-за симметричной нагрузки выходного каскада ДДС).
А если еще сделать систему аналоговой стабилизации амплитуды ДДСа (диодный детектор перед направленным ответвителем и обратная связь через операционник на ножку Rset DDSa) то можно получить еще лучшие характеристики по краям диапазона, там где АЧХ пассивки уже начинает валиться.
Это то что касается системы возбуждения этого нетворканалайзера.

[Finarfin]

Насчет преобразования ток-напряжение на ВЧ с высокими точностными характеристиками я возможно и погорячился, но преобразователи напряжение-ток или просто источники тока на такие частоты бывают точно! Ибо существует метод радиочастотных амперметра-вольтметра, используемый в анализаторах импеданса компании Agilent. Там на объект подается ТОК и снимается напряжение. Использована 4-х-проводная схема включения. Это означает что в приборе есть источник с токовым выходом и входной буфер с очень большим входным сопротивлением, иначе не было бы смысла в 4-х проводной схеме. Такой метод намного точнее и чувствительнее моста.

Вот технические описания анализаторов импеданса Agilent:  4294A_Precision_IA_110_MHz_Technical_Overview.pdf ( 989.87 килобайт ) Кол-во скачиваний: 2209


Вот переведенное руководство по выбору методу в зависимости от того какие импедансы и на каких частотах надо измерять: http://www.dipaul.ru/pub/Agilent_RL_1200294829.pdf
мне подходит метод ВЧ I-V.

Я слабо представляю как они расширили метод амперметра-вольтметра до 100МГц. Возможно использовали разные каналы для разных частот, не исключено что использовали крутые токовые ОУ даже не исключено что сделали на рассыпухе. Никто не знает какие там могут быть схемы?? Такое решение для данного диапазона лучше чем мост. Вот графики зависимости чувствительности моста к относительному изменению диэлектрической проницаемости (читай емкости) и потерь в емкостном преобразователе, подключенном в плечо моста. результаты сходятся с моделью в Multisim.

Видно что чувствительность сильно зависит от частоты и очень низка на краях диапазона.
Такие формы кривых остаются независимо от того кондюки или резисторы воткнуты в плечи моста. В зависимости от параметров кривые гуляют вправо-влево но не изменяют ширины. Вот у метода I-V такого нет.

[Finarfin]

вот такая схемка, хотя и напоминает школьную самодеятельность, тем не менее обеспечивает большие чувствительности, да еще и весьма равномерные в частотной области...

Степень равномерности и чувствительность зависят очень сильно от выходного сопротивления транзисторного каскада, чем меньше - тем лучше

При проведении калибровки в комплексном виде со всеми такими кривостями можно смириться, уж получше чем с мостом. При неизменных параметрах схемы замещения объекта ЛАЧХ оказывается равномерной, если при измерении емкостных объектов стоит С, как показано на рисунке, индуктивных - катушка с возможно меньшими потерями, активных - резистор. И не наблюдается наклон ЛАЧХ, приводящий к тому что в некоторых участках диапазона придется ловить -80дБ. Тут во всем диапазоне будет около -40дБ - -50дБ, следовательно меньше влияние шумов
Тем не менее все это ученические наброски
Ищутся профессиональные решения! ...вот бы глянуть что у агилент 4294A внутри..

мне подходит метод ВЧ I-V.

очепятка, правильно - метод I-V, т.е. амперметра-вольтметра который по классификации агилент тянет до 110МГц. ВЧ I-V идет до гига

[khach]

Моделирование это конечно хорошо, но неплохо бы проверить адекватность моделей (особенно ВЧ трансформаторов) и в реале. Сделайте простенький макет (можно резаком на тексолите), простенький свип-генератор или АЧХометр Х1-какой найдется и сравните две кривые- теорию и реал.
Тем более, что судя по моделям, ВЧ модели (таблицы S-параметров от частоты) не используются.

По поводу Agilent. Преобразователь ток-напряжение на current feedback операционнике на 100 Мгц сделать можно. Используя цепи коррекции АЧХ можно вывести характеристику на плоскость (без горбов и завалов). Только преобразователь надо встраивать непосредственно в измерительную головку (fixture)- никакие четырехпроводные схемы (4 коаксиальных кабеля) работать небудут или прийдется вводить достаточно сложную калибрацию фазовых задержек в кабелях. Можете еще использовать токовые щупы от осциллографов- у них полоса до 500МГц бывает, но это тоже пассивное устройство, одновитковый трансформатор с нормированной нагрузкой или пояс Роговского.

[Finarfin]

Возможности макетировать нет, в инсте нет инструментов/деталей/приборы_совеццкие_погрешность_выше_нормированной.
Чтоб собрать свое рабочее место (кроме кампа у мну ничего нет) понадобится самое быстрое месяца два, а диплом сдавать в июне.
Поэтому Ищутся S-параметры трансформаторов и ВЧ-усилителей типа mar, ибо в датащитах тока амплитудные параметры. ФЧХ где можно хотябы приблизительно узнать? +нужна нестабильность ФЧХ от изменения температуры.

Сейчас гоняю в маткаде простой мост, тока вместо резисторов конденсаторы, и два трансформатора с n=4, для уменьшения импеданса источника питающего мост и увеличения импеданса приемника в 16 раз. для него и нужны S-параметры.

Еще придумал, такую фичу можно в VNA использовать: измеряем квадратурные составляющие комплексного коэффициента преобразования (ККП) четырехполюсника (как это сделано в N2PK) затем свипируем фазу опорного канала до тех пор, пока не зафиксируем максимум. А максимум значит что сигналы были синфазны. По фазе, при которой это произошло определяем аргумент, а по коду АЦП - модуль ККП. (естессно, предварительно кроме калибровки по образцовым нагрузкам надо отдельно прокалибровать генератор со всеми фильтрами аттенюаторами и усилками, то есть записать цифирь - какую фазу надо записать в регистры DDS, чтоб сигналы были на самом деле квадратурными или синфазными.) Потом берем и обрабатываем результаты измерения квадратурных составляющих, модуля и фазы по алгоритму обработки неравноточных серий измерений из метроолгии. Получаем более достоверный результат.

Еще выяснилась такая вещь - анализатор надо калибровать не просто тупо аддитивной и мультипликативной поправками, а комплексными коэффициентами нелинейной или калибрующей функции... при любом типе моста. и так на каждой частоте.. бояся за время вычислений на компе Чето ненахожу опенсорса для n2pk vna, только дистрибутивы - хочу посмотреть как там калибруется

Сообщение отредактировал Finarfin - Apr 18 2008, 11:27

[Finarfin]

спросил на cqham, хз, там могут и не ответить..
Насколько быстро меняется амплитуда сигнала на выходе DDS-ки?? Если например измерения дляться не более двух минут после калибровки, то, возможно, не надо обратную связь на DAC_Rset, потому что текущая амплитуда учитывается калибровкой??

[khach]

спросил на cqham, хз, там могут и не ответить..
Насколько быстро меняется амплитуда сигнала на выходе DDS-ки?? Если например измерения дляться не более двух минут после калибровки, то, возможно, не надо обратную связь на DAC_Rset, потому что текущая амплитуда учитывается калибровкой??

До 100 МГц при правильных трансформаторах она ненужна, ее почти никто и неделает. Я применял на AD9858 в диапазоне от НЧ до 400 МГц при использовании переключаемых фильтров и весьма неравномерном по диапазону выходном усилителе. Проще было на выходе детектор поставить чем вылизывать АЧХ усилителя и сводить затухание фильтров в полосе пропускания. Хотя можно было все это сделать и PiN диодным аттенюатором, но зачем плодить лишние сущности?

[Finarfin]

принципиальные схемы::
компас (CDW);  Scheme_CDW.rar ( 44.55 килобайт ) Кол-во скачиваний: 176

GIF:

описание:

• антиальязинговые фильтры в виде обычного П-образного ФНЧ но с кондером параллельно средней индуктивности имеют ЛАЧХ как ФНЧ но с провалом как у режекторного.
• усилитель на AD8009 - имеет низкое выходное сопротивление и до 100МГц тянет емкостную нагрузку 60-80пФ почти без искажения ЛАЧХ и ЛФЧХ
• фильтр после перемножителя - пассивный, третьего порядка с критическим затуханием, расчитан на затухание -80дБ на частоте 600кГц (частота среза 8кГц - поэтому RC, а не LC). параллельное сопротивление кондеров - чтоб не внести в рабочую полосу частот резонансы от паразитных индуктивностей. почему не активный - если сделать на небыстродействующем ОУ - видал такое что ВЧ (в данном случае до 200МГц) проходит сквозь него почти без ослабления =); быстродействующий пихать незачем, если можно обойтись пассивом.
  минус такого решения - не обрадовали размеры фильтра при разводке
  фильтр нагружается на высокоомный вход драйвера АЦП ADA4941-1
• от логарифмирования отказался - взял АЦП с PGA.

первоочередная сейчас задача - сдать диплом, потом доделать конструкцию до возможности реального воплощения. разводки плат именно в "дипломном" исполнении выложил тут: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=47538

[khach]

принципиальные схемы::

Посмотрел и то и другое.
Пожелания:
1. Трансформаторы со стороны ДДС- питать ИЛИ через резисторы ИЛИ со средней точки. Поставьте на среднюю точку резистор, потом можно просто незапивать.
2. Под трансформаторами я бы ничего кроме земли на вел, тем более питание ГАЛИ- наведется черти что, возбудится.
3. Зачем там вообще ГАЛИ нужна, а потом аттенюатор? Не усложняйте схему сверх меры, перемножитель и так справится должен.
4. Перед фильтрами и после предусморите место на П аттенюатор (всегда можно согласовать импедансы если надо, а можно и просто запаять перемычку- удобно в отладке фильтра.
5. Для отладки фильра обычно ставлю на плату место под SMA (или любой другой СВЧ мелкий разем) около фильтра. Разем использую для подключения кабелей панорамы для настройки фильтра. В окончательном варианте просто незапаиваю. Подклчаюсь к разему временным SMD резистором- в окончательном варианте его тоже незапаиваю.
6. Вокруг фильтров и трансформаторов пробете плату насквозь кучей виасов, желательно в шахматном порядке. Незабывайте, там частоты до нескольких гиг внутри фильтра крутятся (высшие гармоники ДДС)
7. Все питания фильтруйте RC цепями (R порядка 10 ом), или найдите СМД фильтры где RLC все внутри- такие блочки у которых посередине земля а на концах длинной стороны вход-выход питания.
8. Не оставляйте "голым" вход детектора- поставьте согласование, место под аттенюатор, симметрирующий трансформатор (может и непригодиться, тогда перемычки запаяете, но выглядить все равно будет более красиво чем если вдруг понадобиться что-либо допаивать "внавал")
9. Элементы фильтра заложите в двойном количестве на плату- часто бывает что при настройке приходиться допаивать параллельно второй точно такой же элемент. Если будете настраивать режекцию половинной частоты ддс- поставьте в фильтре подстроечные кондеры (хотя бы место на плате предусмотрите).
10. Выходные раземы какие-то странные. Подумайте над механичексим креплением к плате надежным- у измерительного прибора раземы рано или поздно отламать попытаются.
11. Вообще вокруг ддс секции и приемной желательно прямоугольные экраны запаять после настройки-предусмотрите на плате место под стоечки экранов и полоски для пайки стенок экранов к плате, продумайте чтобы это было технологично сделать (паяльник мощный влазил)
12. Ну и вообще пытаться с первого подхода упаковать такой прибор на одну плату ИМХО неправильно. Лучше сделать кучу мелких плат, на каждой будет отдельный функциональный узел и посадить их на шасси вплотную друг к другу. Соединять между собой просто толстой перемычкой прямо по меди (расположения контактных площадок конечно взаимносогласованно). Или хотя бы предусмотрите такое дело зарание, проведя по плате воображаемые линии вырезания каждого узла и имея отверстия под винты крепеления на каждом таком субмодуле. Вот примерно как тут http://www.micomnet.webpark.pl/TRV_23_2S_10_jpg.jpg

[Finarfin]

1. не понял . при такой схеме как нарисовано получается что выходы ДДС работают как источник тока, и обеспечивается выходное сопротивление трансформатора 50 Ом. если добавить резистор в середку изменится выходное сопротивление, если убрать резисторы на краях обмотки - нарушится режим источника тока, если убрать

2. это все консультант по технологии, отрабатываю конструкцию на технологичность, все забацал на один слой. а если поставить вместо катушки в цепи питания ГАЛИ ферритовую бусину? две?

3. зачем ГАЛИ и аттенюатор - чтоб обеспечить определенный диапазон напряжений на выходе перемножителя. расчетом получается вполне определенный диапазон коэффициентов усиления в канале опорного сигнала и определенная мощность. аттенюатор с ГАЛИ как раз дают нужный коэффициент.

4., 5. предусмотрю)

6. несколько гиг.. всмысле просто отверстия, а с этой стороны проводника нет, или полигон?

7. фильтры на питание - поставлю. а что, как нарисовано ферриты с кондерами не спасут?

8., 9. принято

10. крепится за две дырки, можно приклеить, по немаленькой поверхности будет трудно отломать

11. принято

12. интересная технологиия, это ж второе дыхание технологического раздела. и без проблем можно будет управление сменить на USB или контроллер , не придется питание под элементами проводить, проводянки через дырки идут. а из чего сделаны такие желтые штуковины, на которые ставятся все эти платы?? а то там на инглишь ссылка не работает, а что такое MATERIAЈ: BLACHA ALU. PA11 GRUBOЊCI 2mm непонятно. текстолит? или это вобще стандартная ммакетная плата?

[khach]

1. не понял . при такой схеме как нарисовано получается что выходы ДДС работают как источник тока, и обеспечивается выходное сопротивление трансформатора 50 Ом. если добавить резистор в середку изменится выходное сопротивление, если убрать резисторы на краях обмотки - нарушится режим источника тока, если убрать

Питание источников тока происходит ИЛИ через резисторы, ИЛИ через трансформатор. А у вас средняя точка напрямую к питанию прицепленна. Перегрузите выходные каскады по постоянке. Трансформатор то трансформирует сопротивление фильтра- вот и получается нагрузка 50 ом от резисторов и сколько там ом (тоже в районе 50) в полосе пропускания фильтра. И все это в парралель. Но какая схема питания ДДС лучше-надо проверять экспериментально ( в реале встречается и так и так). Поэтому я рекомендовал не резистор, а перемычку со средней точки транса (резистор 0-омный)- его всегда можно или снять или поставить.

2. это все консультант по технологии, отрабатываю конструкцию на технологичность, все забацал на один слой. а если поставить вместо катушки в цепи питания ГАЛИ ферритовую бусину? две?
3. зачем ГАЛИ и аттенюатор - чтоб обеспечить определенный диапазон напряжений на выходе перемножителя. расчетом получается вполне определенный диапазон коэффициентов усиления в канале опорного сигнала и определенная мощность. аттенюатор с ГАЛИ как раз дают нужный коэффициент.

Гали плохо верет себя на НЧ. Если уж применяете AD8009, то что стоит поставить точно такой же усилитель на второй канал? Ну и если 8009 возбудится на полугиге, то вы это хоть увидете и как-то решите проблему. Но если ГАЛИ возбудиться на 3-5 ГГц то без спектроанализатора на это диапазон вы ничего непоймете и будете бороться с ветряными мельницами. Кстати, с current feedback операционниками тоже проблем куча может быть- они не при любых нагрузках и коэффициентах усиления устойчивы. А еще могут из-за плохого монтажа задирать коэфф усиления на сотнях мег.
А у вас перемножитель аналоговый- чувствителен к уровню сигнала второго канала тоже. Аккуратнее с АЧХ в этом месте.

6. несколько гиг.. всмысле просто отверстия, а с этой стороны проводника нет, или полигон?

Земляная дорошка и по верхней стороне платы. Дорожка окружает всю ВЧ часть ДДСа, к ней контактирует экран. Ну разберите какой- либо сотовик старый, лучше NMT- все станет понятно без слов, как модули между собой развязываются.

7. фильтры на питание - поставлю. а что, как нарисовано ферриты с кондерами не спасут?

А индуктивности на сотнях мег-единицах гиг могут начать резонировать- паразитная емкость у них тоже есть. Конечно специализированные СВЧ этого делать небудут, но вот есть ли они у вас? А резисторы смд в десятки ом сохраняют свои свойства до нескольких ГГц.

12. интересная технологиия, это ж второе дыхание технологического раздела. и без проблем можно будет управление сменить на USB или контроллер , не придется питание под элементами проводить, проводянки через дырки идут. а из чего сделаны такие желтые штуковины, на которые ставятся все эти платы?? а то там на инглишь ссылка не работает, а что такое MATERIAЈ: BLACHA ALU. PA11 GRUBOЊCI 2mm непонятно. текстолит? или это вобще стандартная ммакетная плата?

Алюминиевая плита 2 мм. с резьбами для винтов и дырками для облегчения веса и проводов питания. Анодированная, но это для красоты в основном. Используется для макетов на единицы ггц.

[Finarfin]

Питание источников тока происходит ИЛИ через резисторы, ИЛИ через трансформатор.

да, тупо через низкое сопротивление обмоток. Точнее глянул на док AD995EB и "поверил". действительно, косяк. получается оба конца 50-омных резюков под одинаковым потенциалом по постоянному току. То есть они нужны ТОЛЬКО для согласования по переменке. ну а раз нарисовано в датащите и EB что вешается к потенциалу шины питания, значит выходной каскад на это расчитан и можно не заморачиваться. хотя перемычка много места не займет, можно и подстраховаться. совет принят )

Но если ГАЛИ возбудиться на 3-5 ГГц

какие ужосы бывают... да, ОУ проще скорректировать в случае возбудов. Эх, сначала вобще хотел на транзисторе делать. степень интеграции невольно увеличивается.

А еще могут из-за плохого монтажа задирать коэфф усиления на сотнях мег.

вот, кстати, забыл место под кондер параллельно резистору в ОС оставить. опять же подстраховка, в "хорошем случае" и без нее должно прокатить

Ну разберите какой- либо сотовик старый, лучше NMT- все станет понятно без слов, как модули между собой развязываются.

разобрал какойто старый сони эриксон. ну там плата многослойная, поэтому экран кладется на верхний слой. тут придется сделать вырезы для дорожек. а вот полигонов с кучей переходных отверстий не было там. но идею я понял - "много дырок" - как в микрополосковых устройствах.

А индуктивности на сотнях мег-единицах гиг могут начать резонировать

на каждую катушечку смотрится датащит, так что знаю.другое дело что может я недооцениваю последствия инзкодобротных резонансов на частотах в несколько раз выше максимальной рабочей.
а вот чтоб феррит резонил я не представляю себе, там же из за вихревых отков такие потери что не до резонанса. кстати ферритовые бусины в перечне элементов в теме про плату- килоомные

[Georgy]

Питание источников тока происходит ИЛИ через резисторы, ИЛИ через трансформатор.

Не всегда правильно.
На относительно низких частотах питание пролезает через транс, а на высших подпитка через резисторы. Поэтому нужны все элементы
Тем более важно, что выход с "открытым коллектором"

[BVU]

вот такая схемка, хотя и напоминает школьную самодеятельность, тем не менее обеспечивает большие чувствительности, да еще и весьма равномерные в частотной области...

Степень равномерности и чувствительность зависят очень сильно от выходного сопротивления транзисторного каскада, чем меньше - тем лучше

При проведении калибровки в комплексном виде со всеми такими кривостями можно смириться, уж получше чем с мостом. При неизменных параметрах схемы замещения объекта ЛАЧХ оказывается равномерной, если при измерении емкостных объектов стоит С, как показано на рисунке, индуктивных - катушка с возможно меньшими потерями, активных - резистор. И не наблюдается наклон ЛАЧХ, приводящий к тому что в некоторых участках диапазона придется ловить -80дБ. Тут во всем диапазоне будет около -40дБ - -50дБ, следовательно меньше влияние шумов
Тем не менее все это ученические наброски
Ищутся профессиональные решения! ...вот бы глянуть что у агилент 4294A внутри..


очепятка, правильно - метод I-V, т.е. амперметра-вольтметра который по классификации агилент тянет до 110МГц. ВЧ I-V идет до гига

Уважаемые!!!
По приведенной вами схеме включения AD9958 его входная управляющая логика питается и управляется 5-ти вольтовыми уровнями с 74ACT1284, когда по паспортным данным AD9958 они должны быть 3.3В! Объясните, как он у вас работает и не сгорела ли еще (AD9958) синим пламенем???

[ledum]

По приведенной вами схеме включения AD9958 его входная управляющая логика питается и управляется 5-ти вольтовыми уровнями с 74ACT1284, когда по паспортным данным AD9958 они должны быть 3.3В! Объясните, как он у вас работает и не сгорела ли еще (AD9958) синим пламенем???

Дык наверное так и было у кого-то, поэтому с учетом схемы входного каскада и появились резисторы R1-R4. Но никто не мешает сделать правильно и удовлетворить подпись под рисунком.

Сообщение отредактировал ledum - Apr 27 2010, 07:54

Эскизы прикрепленных изображений

 

[BVU]

Дык наверное так и было у кого-то, поэтому с учетом схемы входного каскада и появились резисторы R1-R4. Но никто не мешает сделать правильно и удовлетворить подпись под рисунком.

Резисторы R1 - R4, как показано на схеме имеют всего лиш 100 Ом... и включены последовательно, так что относительно высокоомного входа логики управления AD9958 это полная ерунда. CMOS(КМОП) пробивается напряжением и защитные диоды по входу могут не вытерпеть двойного максимально допустимого напряжения, так что для чего они поставлены совершенно не ясно. Гораздо правильнее было сделать пормальный делитель на резисторах с номиналами по 100К каждый.

[ledum]

Резисторы R1 - R4, как показано на схеме имеют всего лиш 100 Ом... и включены последовательно, так что относительно высокоомного входа логики управления AD9958 это полная ерунда. CMOS(КМОП) пробивается напряжением и защитные диоды по входу могут не вытерпеть двойного максимально допустимого напряжения, так что для чего они поставлены совершенно не ясно. Гораздо правильнее было сделать пормальный делитель на резисторах с номиналами по 100К каждый.

И объясните, пожалуйста, мне бестолковому, какое же напряжение в точке соединения диодов с учетом 100Ом резисторов? Чет мне кажется, что при 5В входе выше 4В не подымется и ниже минус 0.7В (теоретически) не опустится. Или думаете, что 10мА, ограниченные 100Омным резистором перетянут 3.3В источник с нагрузкой? Просто внимательно посмотрите куда и в каком смещении идут диоды. Правильнее было бы поставить 5В толерант микросхему с питанием от 3.3В на интерфейс и забыть обо всем.

Сообщение отредактировал ledum - Apr 29 2010, 13:25

[BVU]

...
Правильнее было бы поставить 5В толерант микросхему с питанием от 3.3В на интерфейс и забыть обо всем.

А про такой вариант (преобразователи уровня) разработчики сего наверно вообще не знали...