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?

[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 ?

[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.

[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.

[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

 

[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.