Не делал ли кто нибудь генератор на 1ГГц, на диэлектрических резонаторах? Опции

[nicom]

Есть задача: для СЕРИЙНОЙ продукции (тактирование АЦП) требуется генератор сигнала на 1ГГц. Мы его получаем путем умножения частоты опорного кварцевого генератора 125МГц (по схеме Колпитца). Всё хорошо, однако, начиная с 500МГц схема умножения получилась (вполне закономерно) капризная. Очень бы хотелось снять проблему...
Есть несколько предложений:
1.Использовать ФАПЧ- как источник тактовой, мы так и не нашли подходящий вариант (в основном, проблемы с джиттером...) может быть не попадались хорошие ГУНы и схемы детекторов...
Resume: пока Г.

2. Использовать диэлектрические резонаторы в качестве опорного резонатора... минусов несколько: примерно +/-10ppm на градус (для сильно нагревающейся прецизионной платы это много), +/-0.5% изначальная погрешность установки частоты (не знаю - можно ли ее менять , как обычно... ) и главное - никогда не делал такие штуки... хотя в руках держал...

3. Наиболее интересным решением получения чистого спектра, думается, все-таки использовать умножение опорного кварцевого генератора с фильтрацией на таких резонаторах...

Вот и вопрос, к Уважаемым профессионалам - кто то делал устройства с использованием таких резонаторов...
Есть ли какие нибудь ссылки и подобная информация... схемки (конечно на таких састотах лучше бы конструкцию посмотреть...)
И есть ли действительно преимущества (кроме технологических) по сравнению с контурами...

Спасибо. Николай.
ЗЫ. в качестве собственно резонаторов "возможно-предположительно предполагается" (сомнительная перспектива третьего порядка ) использовать

DR60D2W4-1000M от Token Electronics
http://www.tokenonline.net/dielectric/die-resonator.htm
ЗЗЫ. они готовы поставить несколько штук...

[Valery_Vlad]

Не понял вопроса:

При чем здесь опорный кварцевый генератор, уважаемый Valery_Vlad ?

Не знаю как и отвечать.

Джиттер будет всегда, весь вопрос в его количественной оценке.

Джиттер, конечно, существует всегда. Но есть одна особенность. В схеме с фапч есть возможность увеличить джиттер за счет неидеальных усилительных элементов ГУНа, в которых есть фликер-шумы и дробовые шумы. Это будет видно на анализаторе спектра в виде небольшого 3-4 dB (может и более) пьедестала под несущей в полосе, примерно 50 Гц. Схема становится сложнее, добавились: синтезатор, процессор и ГУН.
Если использвать умножитель частоты, то этого можно избежать.

Снимаю:

"гарантированно чистый спектр

вместо этого:
"Без внесения дополнительных спектральных шумов", так будет точнее.

И ещё, я бы не стал усложнять схему, не зная требований к изделию. Выбор того или иного метода реализации за хозяином проекта. Здесь, среди других мнений, я изложил свое. Всё.

[Mirabella]

Направляю схему и топологию стабилизированного генератора на 1 ГГц.
Абсолютные размеры платы 40х40 мм. Обратная сторона полностью металлизирована, кварц находится на обратной стороне, материал основания: стеклотекстолит 0.5 мм.
Жду аналогичное с применением умножителя.
После этого сравним, уважаемый Valery_Vlad.
(Это к вопросу о сложности схемы получения частоты 1 ГГц).

Прикрепленные файлы

 GEN_1.0.ZIP ( 45.54 килобайт ) Кол-во скачиваний: 213

 

[nicom]

Направляю схему и топологию стабилизированного генератора на 1 ГГц.
Абсолютные размеры платы 40х40 мм. Обратная сторона полностью металлизирована, кварц находится на обратной стороне, материал основания: стеклотекстолит 0.5 мм.
Жду аналогичное с применением умножителя.
После этого сравним, уважаемый Valery_Vlad.
(Это к вопросу о сложности схемы получения частоты 1 ГГц).

...Можно и мне вмешаться в разговор?...

Вот, пожалуйста! генератор на умножении на 1ГГц (транзисторный в Вашем определении типа умножения)... (собственно генератор, из за которого весь сыр-бор...)
Размеры 40.5 на 18 мм...
на обратной стороне - одна дорожка питания, остальная часть - как и в Вашем примере - земля...

...вообще то "критерий истины - практика" ... как говорили преподаватели марксистско-ленинской философии...в своё время...
... можем ли мы попросить Вас, уважемая Mirabella Ваш экземпляр генератора для проведения сравнительного анализа?... на каких либо условиях... Соответственно можем Вам предложить провести сравнительную процедуру с нашим генератором... (г.Москва)?

[Mirabella]

Вот, пожалуйста! генератор на умножении на 1ГГц

На схемку можно взглянуть?
В состав этой схемы входит генератор исходной частоты?
Какова выходная мощность аппарата? (наша: 25 мВТ с одного из выходов).


Указаный генератор не делался как малошумящий, он приведен в качестве примера того, что ФАПЧ - это не сложно в схемном или конструктивном отношении. Тем более, в отношении показанного мною устройства не ставилась задача минимизации габаритов. Как мне показалось, этот вопрос можно закрывать.
Что касается передачи для сравнения: без вопросов, могу просто подарить, это старый макет.
А могу прислать файл фотошаблона, делается все остальное просто (для профессионалов ).

[nicom]

...O!

...Схему могу выслать через некоторое время... прошу паузу..., если действительно это нужно и важно...
...Посмотрите на рисунок - там по-моему можно понять практически всю схемотехнику...
кроме некоторых номиналов...

На привеженном генераторе есть кварцевый генератор на резонаторе (в центре отсканированного устройства, он одет в термоусадку черного цвета) на 125МГц... схема Колпитца (рекомендую)
Белые "фигУшки" - это катушки индуктивности... на разные номиналы (нано Генри)...
Сигнал на выходе -порядка уровней PECL...


Согласен, что ФАПЧ, как способ умножения частоты, наверное, наиболее простое решение, если не предъявлять серьезных требований по ряду параметров... у нас это один из них - (в конечном счете) -джиттер...
... повторюсь, что мы не видели приемлемых результатов генераторов на основе ФАПЧ...

Проще... иногда использовали просто одну микросхему MC12429,MC12430, MC12439... на них совсем просто:... 16МГц кварц резонатор, штуки 3 конденсатора, да еще резистор...но вот в качестве тактового генератора... использовать можно,если не важен результат ...

...вопрос с тестированием не малошумящего генератора... отпадает само-собой... смысл ?
Но все равно спасибо...

Lonesome Wolf: мысль об использовании SAW на 1030МГц, вполне возможно, будет востребована и интересна, Отдельное Спасибо...


А все-таки, а про диэлектрические резонаторы...
кто нибудь выскажется... весь Китай ждет в нетерпении - будем ли их заказывать... (шутка, конечно...)

[Mirabella]

... повторюсь, что мы не видели приемлемых результатов генераторов на основе ФАПЧ...

А какие меры по снижению шума этого генератора Вы приняли?

Вы же понимаете, уважаемый nicom, что гордое имя малошумщего усилителя , например, может носить далеко не каждый усилитель.
При конструировании малошумящего усилителя принимаются специальные меры, начиная от выбора транзисторов и кончая выбором схемы фильтрации питания. (извините, что говорю элементарные вещи...)
При этом получаются разные по уровню шума малошумящие усилители.
Коэффициент шума некоторых измеряется децибелами, а некоторых - в градусах.

Так-же и генераторы: надо специально делать специальный малошумящий генератор.
Но, утверждаю, в этом случае это будет система, состоящая из....., а не ФАПЧ, умножитель, или генератор с ДР (кстати - один из худших вариантов!).

ЗЫ...как бы мне сейчас замерить наш генератор и привести "циферки"...

В свое время (это когда я была молодой и красивой, сейчас я просто красивая ) мы делали "измеритель чистоты спектра сигналов".
Без всяких контроллеров, но имели возможность сравнивать различные генераторы как говорится, "до того как".
Помню даже первоисточник принципа, простого и точного: журнал "Вопросы радиоэлектроники", серия "Радиоизмерительная техника".
Если найду, сообщу.

Обсуждаются ведь принципиальные подходы, а приводятся примеры конкретных устройств в качестве обоснования своей позиции. Это, IMHO, не совсем корректный подход.

Думаю, что уже пояснила это подробно.

[nicom]

Уважаемая Mirabella!
...несколько вопросиков, думаю по-существу..., а то меня уже задавили...
...так понимаю, что Вы работали с генераторами на ДР... и утверждаете, что они получались хуже...
мне хотелось бы знать, почему так получалось? собственно плохие материалы, конструкция... честно говоря, думал, что на них, наоборот, должно получиться хорошо...
Во всяком случае, мне так представлялось...
На таких частотах под (1ГГц) ведь порядок катушек индуктивностей - единицы нГн... совместное использование с конденсаторами... ну, не как не может создать на таких частотах (если использовать SMD типономиналы) контур с добротностью под 500, о которых обещает производитель готовых изделий на ДР... (ссылка была выше)... согласен, что зависит от многих параметров, но, увы, не получается практически...

Кроме того... любая информация востребована... (найдёте ссылку на измеритель... )
Мы измеряем посредством сбора данных с последующей обработкой через БПФ..., благо позволял гигантский буфер ...

В продолжении... мой знакомый говорил, что существует специальная система для улучшения джиттера,
какая то двухконтурная ФАП...

Проблема в том, что достать автора не могу...

Прямо, как в старом анекдоте...:
Год 197х...
Идет, вынесение на суд партийных деятелей картины известного художника, лениниста... такого то... картины: ленин в Польше... (так и порывался сказать - презентация...)
Собрались высочайшие боссы, участники штурма зимнего, члены партии с 1905года, участники 1 съезда советов...верхушка власти... огромное полотно закрыто белым сукном... все в трепете...
Выступает ведущий... это величайшее произведение... и пр...
снимают полотно... а там, протите, кровать, а на ней Феликс Эдмундович и Надежда Константиновна ...Это самое...

У всех ...недоумение...

Ведущий: ... а где же товарищ ... ленин...?!!
Автор: Как где... в Польше...!!!

... в общем ... автор двухконтурной ФАПЧ... уехал в Польшу... и там потерялся...

[Mirabella]

...так понимаю, что Вы работали с генераторами на ДР... и утверждаете, что они получались хуже...

Извините, уважаемый nicom, такого я не утверждала.
Что касается "хуже" или "лучше", я уже достаточно эмоционально сказалапо этому поводу.
(Плохими или хорошими могут быть только люди старше 18 лет, преимущественно мужского пола.)
ДР(как и генератор на его основе) так-же не может быть плохим или хорошим.
У него тоже есть своя "экологическая ниша".
Она примерно такая: применение в дешевых одночастотных генераторах СВЧ без предьявления высоких требований к стабильности и шумовым характеристикам. Типичное применение: гетеродин конвертора спутникового телевидения. По моему мнению, использование его там связано не с какими-то его электрическими характеристиками, а с конструктивной простотой генератора с использованием ДР, и, соответственно дешевизной.
Вот к примеру, ни ФАПЧ, ни умножителям нет места в этом конверторе, по чисто экономическим причинам.
Вот и все. Мое утверждение о том, что использование ДР для решения Вашей задачи - это самый нехороший вариант основывается на том, что убеждена, что "чистым" генератором может быть только высокостабильный генератор. Утверждения типа: "Этот генератор имеет стабильность 10^-4, но зато очень чистый спектр" мне непонятны. Может я не правильно пользуюсь понятием чистоты спектра.
Тогда поправьте меня......

Кроме того... любая информация востребована... (найдёте ссылку на измеритель... )

И.А.Ермоленко, М.П. Савченко, С.А. Ханаев

"Корреляционный измеритель чистоты спектра радиосигналов"

"Техника средств связи", серия "Техника радиосвязи", вып. 4, 1981 год., стр.73.

Прошу обратить внимание: здесь можно взять принцип измерения, не более!
Этот принцип надо приспосабливать к Вашей задаче.

Если не найдете источник, сообщите, сканирую, там всего 6 листов.

По Вашей теме так-же:

Васильев. Ю.А., Гавра Т.Д. ,Щеглов В.А.,
"Измеритель отношения сигнал\шум высокостабильных генераторов"
Изв. ВУЗов, сер. "Приборостроение", т.19, №2, 1976 г.

Корнилов С.А.
"Спектрально-корреляционные методы измерения флуктационной нестабильности непрерывных СВЧ -колебаний"
Обзоры по электронной технике, Сер.1, Электроника СВЧ,вып.8, (471), 1977 г.



Еще раз прошу прощения, но как мне показалось, для решения Вашей задачи необходимо привлечение специалистов именно в этой области. Тогда получится просто и быстро.

[Mirabella]

Уважаемый nicom, думаю, это закроет вопрос полностью:

http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/800

Там:

"Design a Low-Jitter Clock for High-Speed Data Converters"

Применительно к Вашим MAX104 MAX106.

Тактовый генератор на частоту 1 ГГц с малым джиттером.

Как и следовало ожидать: ФАПЧ с соответствующим фильтром в петле.

[Lonesome Wolf]

Уважаемый nicom, думаю, это закроет вопрос полностью:

http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/800

Там:

"Design a Low-Jitter Clock for High-Speed Data Converters"

Применительно к Вашим MAX104 MAX106.

Тактовый генератор на частоту 1 ГГц с малым джиттером.

Как и следовало ожидать: ФАПЧ с соответствующим фильтром в петле.

Я бы не стал безоглядно доверять подобного рода документам - ибо авторы ответственности не несут, а чипы продавать надо...
Я общался в свое время с пиплом из Analog Devices, некоторые оставили весьма благоприятное впечатление признавая существование проблемы, другие же просто стояли на "этого не может быть, потому что не может быть никогда - наши АЦП - лучшие в мире" хотя их тыкали носом в откровенную лажу - и их собственные даннные подтверждали нашу правоту. Итог - АЦП ставим TI & Linear.

[Mirabella]

Я бы не стал безоглядно доверять подобного рода документам - ибо авторы ответственности не несут, а чипы продавать надо...

Трудно с этим не согласится, уважаемый Lonesome Wolf.

Лично я в таких делах безоглядно не доверяю никому и никогда.

Но в этом случае меня больше заинтересовал реализованный принцип.
Как я уже писала, мы очень давно считаем одним из основных способов улучшения шумовых характеристик генераторов использование фильтрующих своиств ФАПЧ.
Правда, мы пошли немного дальше: использовали принудительный захват, что позволило уменьшить эффективную полосу пропускания.

[Lonesome Wolf]

Хотел бы еще раз указать, что системный подход не просматривается. Уперлись вот в генератор, а ведь не прозвучало ни одной конкретной цифры. Далее, эта вся штука предназначена для тактирования АЦП. Частота, как я понял, 1 ГГц. Разрядность - 8?, 10? - не более, полагаю. Каков требуемый динамический диапазон системы? Надо с этим определиться прежде...

[nicom]

Хотел бы еще раз указать, что системный подход не просматривается. Уперлись вот в генератор, а ведь не прозвучало ни одной конкретной цифры. Далее, эта вся штука предназначена для тактирования АЦП. Частота, как я понял, 1 ГГц. Разрядность - 8?, 10? - не более, полагаю. Каков требуемый динамический диапазон системы? Надо с этим определиться прежде...

... на входном сигнале под 500МГц, получить ЕNB под 7.0-7.2 (больше - вряд-ли)... итого на 1ГГц имеем под 1пс... время сбора данных - 10сек (минимум)... это получено..., хотим проще и не хуже...

[Lonesome Wolf]

Хотел бы еще раз указать, что системный подход не просматривается. Уперлись вот в генератор, а ведь не прозвучало ни одной конкретной цифры. Далее, эта вся штука предназначена для тактирования АЦП. Частота, как я понял, 1 ГГц. Разрядность - 8?, 10? - не более, полагаю. Каков требуемый динамический диапазон системы? Надо с этим определиться прежде...

... на входном сигнале под 500МГц, получить ЕNB под 7.0-7.2 (больше - вряд-ли)... итого на 1ГГц имеем под 1пс... время сбора данных - 10сек (минимум)... это получено..., хотим проще и не хуже...

А каков прописанный SNR и SFDR у применяемых АЦП, и при каких условиях он нормируется? Вы копите секунды и хотите получать при этом соответствующее разрешение по частоте?