Укрощение строптивого ДНЗ, хочу найти простое и элегантное схемотехническое решение Опции

[VCO]

Вопрос к опытным профессионалам, работавшим с ДНЗ:
Какая наименее трудоёмкая в отладке схема существует на сегодняшний день?

[VCO]

Померил вторым спектроанализатором с помощью щупа спектр исходного сигнала - палка на 500 МГц где-то на -60 дБ.
Других палок, нечётно-кратных 500 МГц, вообще не видать. Чудеса, да и только. Надо перебирать контуры.

[Chenakin]

Померил вторым спектроанализатором с помощью щупа спектр исходного сигнала - палка на 500 МГц где-то на -60 дБ.
Других палок, нечётно-кратных 500 МГц, вообще не видать. Чудеса, да и только. Надо перебирать контуры.

У Вас buffer (усилитель, 6 дБ аттр. и т.д.) имеется на выходе SRD? Может спектроанализатор/щуп вносит свой импеданс, который меняет работу SRD в ту или иную сторону?

[VCO]

У Вас buffer (усилитель, 6 дБ аттр. и т.д.) имеется на выходе SRD? Может спектроанализатор/щуп вносит свой импеданс, который меняет работу SRD в ту или иную сторону?

Нет, буфера нет. Пошевелив дроссель из серебрянки зубочисткой, я сбил параметрическую генерацию и увидел нормальную на 1 ГГц.
Отпустил дроссель - снова 500 МГц. Такое впечатление, что там с землёй проблемы. Надо конденсаторы с пьедесталами переклеивать.

[Chenakin]

Пошевелив дроссель из серебрянки зубочисткой…

Сообщение отредактировал Chenakin - Sep 3 2016, 17:53

[VCO]

Да, звучит смешно. Было лень писАть катушку индуктивности.
Феррита, шо не хватало до дросселя, там нэ булО и нэ бУдэ.
Да и на катушку этот виток не тянет. Виток - он и в Африке виток.

[Chenakin]

Монтажница забыла провод разгладить перед моткой на сверле
Вот и получается, что его индуктивность была слишком избыточной, из-за чего он "звенел" не на той частоте. Это шаманство, а не наука

Может стОит взять что-то типа 0402CS от Coilcraft? Хоть какая-то повторяемость (там точность 2%, если правильно помню) - если слово повторяемость вообще применимо к SRD. А то так, да, полное шаманство получается.

[rloc]

если слово повторяемость вообще применимо к SRD.

SRD - один из самых красивых умножителей. Вне зависимости от того, что мы подаем на вход, с какой скоростью нарастания, на выходе получаем дельта-импульс с максимально широким спектром. Нет никаких других сигналов по теории, имеющих максимально широкий и равномерный спектр. NLTL, для сравнения, требует на своем входе сигнал с определенной скоростью нарастания и дает большие пульсации на выходе, приводящие к ухудшению равномерности спектра. Теоретически, КПД преобразования на SRD можно сделать максимально возможным из всех известных способов умножения, поскольку потери в открытом состоянии определяются только внутренним низким сопротивлением (нет потерь на pn-переходах).
Есть некоторые приемы, позволяющие избежать проблем с разбросом параметров SRD, высоким уровнем требуемой входной мощности и чувствительностью к ней. Я выделил три основных правила работы с SRD:
1) Подавать на вход прямоугольный сигнал и работать в нелинейном режиме.
2) Стабилизировать прямой ток накачки, делать его регулируемым и не зависимым от мощности.
3) Изолировать выход.
Выход, кстати, прекрасно изолируется диодом Шоттки, можно дополнительно сделать смещение. По компактности и стоимости сложно найти альтернативу.

[Chenakin]

SRD - один из самых красивых умножителей…

Красиво-да, теоретически-да. Можно добавить такие термины, как изящный, элегантный, простота конструкции и т.д. Нельзя не согласиться. Но это лирика. Все это правильно, пока дело не упирается в технологичность конструкции, т.е. отсутствие настройки и/или измерений внутри схемы (re: щуп спектроанализатора).
Вполне возможно, методы, предложенные Вами, помогут в этом направлении. Только вот прямоугольник на входе – это уже сформированные нечетные гармоники, диод на выходе – это добавка других гармоник. К тому же регулировка тока накачки предполагает настройку и контроль (возвращаемся к щупу СА). Можно даже при желании ввести автоматическую регулировку накачки, но это уже перегибы.
В общем виде я бы сказал, что более продуктивный путь – это уменьшения коэффициента умножения (кратности гармоник) в SRD или полный отказ от него. Понятно, что если умножитель рассматривается, как изолированная конструкция, то возможно SRD будет единственным возможным решением. Если же проектируется сложная система, где SRD выполняет какую-ту определенную функцию (например, формирование сетки частот), то вполне возможна реализация этой функции другими способами. В итоге может получиться и проще, и дешевле (настройка и контроль – это тоже стоимость). А красота... она такая, когда система работает в независимости от вариации компонентов (в определенных пределах, конечно), т.е. нарисовал и забыл, то это тоже можно назвать красивым и изящным решением.

Сообщение отредактировал Chenakin - Sep 5 2016, 17:53

[rloc]

Только вот прямоугольник на входе – это уже сформированные нечетные гармоники, диод на выходе – это добавка других гармоник. К тому же регулировка тока накачки предполагает настройку и контроль (возвращаемся к щупу СА). Можно даже при желании ввести автоматическую регулировку накачки, но это уже перегибы.

Без конкретной схемы сложно судить, но и сразу давать готовое решение - тоже не дело. Согласен, схема по возможности не должна содержать регулировок, и они отсутствуют в действительности. Проверено на небольшой выборке, около сотни, не много, но все из разных партий, дат изготовления, фирм производителей. Напишу краткие пояснения:
1. Прямоугольный сигнал на входе - это может быть простое усиление-ограничение, чтобы сделать схему не зависимой от входной частоты и разброса времени жизни заряда в диоде.
2. Регулировка тока накачки - это отдельный источник тока, подключаемый к диоду в период накачки (формально может быть резистор). По факту не встречал ситуации, когда требовалась регулировка.
3. Диод по выходу включается последовательно и работает как ключ - пропускает импульс в одном направлении. Новых гармоник ни прибавляется и не отнимается (по материалам сверхширокополосной локации).
В конечном итоге схема может быть соразмерна с двумя удвоителями Minicircuits (отсутсвуют частотозависимые элементы: индуктивности, конденсаторы, трансформаторы), не требовать настройки, и иметь гарантированный уровень гармоник. До 20x-30x стабильно и предсказуемо.

[Chenakin]

Проверено на небольшой выборке, около сотни, не много, но все из разных партий, дат изготовления, фирм производителей.

Это серьезный подход. Будем считать, что Вы нашли хорошее решение.

[rloc]

Это серьезный подход.

Я бы сказал стечение обстоятельств. Схема была проверена в изделии, где для подстраховки были заложены все возможные регулировки.

Попадались статьи, в которых отмечалось, что SiGe биполярные транзисторы очень шустро выходят из насыщения.

Ключевые режимы могут быть без насыщения, поэтому стараюсь осторожно называть нелинейными.

[VCO]

Я бы сказал стечение обстоятельств. Схема была проверена в изделии, где для подстраховки были заложены все возможные регулировки.

Правильный подход: на схему надейся, а сам регулируй, если что.
И что, все схемы действительно обошлись вообще без какой-либо регулировки или подбора элементов?

[rloc]

Без какой-либо регулировки или подбора элементов?

По итогам среднее значение тока, все. Схема простая, настраивать нечего. С интересом жду разработки трансформатора 100:1 )

[VCO]

С интересом жду разработки трансформатора 100:1 )

Иронию понял) Пока сомневаюсь, что это возможно, а главное - нужно. Сейчас тупо изучаю поведение ДНЗ...

[Chenakin]

SRD - один из самых красивых умножителей…
По компактности и стоимости сложно найти альтернативу.

Без конкретной схемы сложно судить…
До 20x-30x стабильно и предсказуемо.

Всегда полезно пообщаться на интересную тему, даже если это может быть и отвлечённая беседа. Это ещё большая удача, найти хороших собеседников. Далеко не всегда получается… Итак, считая (упрощенно), что у меня есть неприязнь к SRD на уровне ощущений, задам вопрос в другой плоскости. А зачем? Или переводя в количественную плоскость (иначе ни о чем) – сколько Вам нужно гармоник? Не абстрактно (чем больше, тем лучше, и равномерно, и равной амплитуды и т.д.), а конкретно – сколько? Например, в КюеС их 4. Причем, Вы прекрасно знаете, как они получаются, а делитель нужен был по определению. Т.е. из-за чего сыр-бор (это не наезд, а, наоборот, приглашение к дискуссии или мозговому штурму, может и четыре - это перебор - есть такое смутное подозрение)?
Но сперва - сколько?

[rloc]

А зачем?

Во-первых, реабилитировать хорошую умножилку, незаслуженно забытую, и под авторитетным влиянием рискующую попасть в долгий ящик. Во-вторых, она может быть сделана проще и по общим ощущениям более предсказуемой (как мне говорили, ближайшие гармоники с делителя имеют бОльший разброс по амплитуде). В условиях скудности выбора отечественной элементной базы (в некоторых случаях актуально), умножение на ДНЗ - это реальный выход из ситуации, емкость меньше, выше частотная граница, при всех прочих равных условиях (технологиях) с другими элементами. Как выяснили здесь на форуме, ДНЗ можно заменить на дешевые и более доступные аналоги, поэтому идеология сборки "на коленке" на элементах из Чип-и-Дипа, играет не маловажную роль. Есть предположение, что на pin-диодах разброс должен быть меньше, технология проще.

Или переводя в количественную плоскость (иначе ни о чем) – сколько Вам нужно гармоник? Не абстрактно (чем больше, тем лучше, и равномерно, и равной амплитуды и т.д.), а конкретно – сколько?

Тенденции развития измерительной техники и не только таковы, что необходимость в малом шаге постепенно отпадает. Реальный пример - СА FSW, обработка в широкой полосе сделана на достаточно высоком уровне, чтобы не заметить разницы между режимами FFT и SWEEP. Хорошо, если получится N*100 до 10 ГГц, или в худшем случае в комбинации с N*200 или N*400.

Например, в КюеС их 4.

Мне казалось 5, точнее 3 и 5, после делителя, номеров гармоник. Или речь о количестве умножений?

Т.е. из-за чего сыр-бор (это не наезд, а, наоборот, приглашение к дискуссии или мозговому штурму, может и четыре - это перебор - есть такое смутное подозрение)?

Не имею ничего против комбинаций 2x, 3x, 4x, идеология понятна. Где-то удобно использовать, где-то нет. На нашем предприятии много лет консервативно решали вопрос получения одной частоты путем умножения кварца на 2x-3x каскадах, больно было на это смотреть - каждый раз изобретение велосипеда, но синтезатор применять избыточно.

Иронию понял)

100:1 - это сложно, точно отобьет охоту к ДНЗ, чего не хочется.

P.S. Согласованием по выходу ДНЗ можно добиться расширения частотной границы. Импульс по выходу сужается в 2-3 раза с соответствующим ростом амплитуды. Зачем это делал, лучше не спрашивать, в свое удовольствие. И где применять, пока не знаю ) Вывод такой - 200x-300x особых проблем не составляет. Понятно, почему HP в качестве калибровки фазы до 50 ГГц использует 10 МГц с умножением на ДНЗ.

[Chenakin]

Александр, я уже говорил, что у моего шефа произойдёт разрыв шаблона

А в чем шаблон заключается?

Поэтому, 20000/125=160, 6400, пожалуй, избыточно. Накрайняк - 400 по 100 до 40ГГц. С первым ДНЗ всё понятно, он даёт не более 10 Гармоник, а со вторым - пока не всё...

Трудно обсуждать, не зная конкретно предмет обсуждения, и какие ставятся задачи. Но давайте, пофантазируем. Считаем, что Вы делаете какой-то гипотетический офсетный синтезатор на ФАПЧ и Вам нужно сформировать сетку частот. Если ГУН у Вас перекрывает 10-20 ГГц, то имеет смысл спуститься чуть ниже (проще работать), например, до 5-10 (а можно и еще ниже), поставив делитель на два. Т.к. у Вас два ДНЗ, то это будет соответствовать двум смесительным каскадам. Сначала сформируем сетку для низкочастотного смесителя с шагом 125 МГц:
1. Берем 4 гармоники: 4х125=500
2. Работаем с двух сторон гармоник (переключая полярность ФД): 500х2=1000
Теперь второй, высокочастотный смеситель:
3. Берем 3 гармоники: 3х1000=3000
4. Работаем с двух сторон гармоник: 3000х2=6000
В итоге перекрываем полосу 5000 МГц с большим запасом, используя ДНЗ (или что-нибудь куда попроще) с коэффициентом умножения, не превышающем 4 для низких частот (до 1 ГГц), и не превышающим 3 для высоких (до 10 ГГц). Жизнь становится проще хоть с ДНЗ, хоть без.
Другой вариант, если Вы делаете аналоговый синтезатор. ДНЗ хорош тем, что позволяет сформировать сразу все частоты. Но теперь их надо отфильтровать, например, используя переключаемые фильтры. Так вот, получить нужную развязку куда проще на смесителях, включая/выключая ПЧ на гораздо меньших частотах.
Общий смысл – избавиться от проблем настроек-подстроек на системном уровне. Интересно, где тут будет разрыв шаблона?

Во-первых, реабилитировать хорошую умножилку

Да её никто и не задвигал. Мне казалось, наоборот, существует стереотип, что в качественных синтезаторах нужно обязательно использовать SRD, потому что всё остальное это громоздко, дорого, шумит, и вообще “все так делают.” А настройки-подстройки – это неизбежная плата за качество. Я хочу сказать, что это не так.

Во-вторых, она может быть сделана проще и по общим ощущениям более предсказуемой

Это приветствуется.

В условиях скудности выбора отечественной элементной базы (в некоторых случаях актуально), умножение на ДНЗ - это реальный выход из ситуации

Это да.

Есть предположение, что на pin-диодах разброс должен быть меньше, технология проще.

К pin-диодам у меня тоже более положительное отношение. Куда более предсказуемы.

Мне казалось 5, точнее 3 и 5, после делителя, номеров гармоник. Или речь о количестве умножений?

Об общем количестве гармоник, 4+4, если быть точным.

P.S. to VCO - видео понравилось - прямо в тему