Уменьшение фазовых шумов входной тактовой частоты, вопрос Опции

[sergunas]

Есть входная частота 100МГц, предназначенная для тактирования АЦП, высокостабильная, но с фазовыми шумами. Каким образом можно избавиться от этих шумов, сохранив высокую стабильность частоты?

[soldat_shveyk]

Думаю, что достаточно хорошо отфильтровать фазовые шумы тактового сигнала 100 МГц не удастся.
Не помогут тут не кварцевые фильтры, ни ФАПЧ. Дешевле всего взять новый источник сигнала 100 МГц.
В принципе, АЦП - по большому счету является обычным смесителем в составе радиоприемника, и,
следовательно все шорохи и фазовые шумы сигнала запуска переносятся на принимаемый сигнал.
Если Вы строите серьезное РПУ с жесткими требованиями по избирательности на малых отстройках (3 или 5 кГц) и динамике по интермодуляции, то к генерации опорного сигнала АЦП надо подходить со всей ответственностью. На мой взгляд, наиболее эффективное решение - использовать прецезионный кварцевый генератор 100 МГц, например производства МОРИОН (СПб). Я сам такие активно пользую - регулярно и с удовольствием. Если под рукой ничего нет, то можно разобрать отечественный генератор Г4-164 - там есть схема формирования основной частоты (100 МГц) из опорного генератора Гиацинт (5МГц). Схема фиксированная, бесперестроечная, 100 МГц сигнал на выходе - очень чистый. Я начинал как раз с него.

[Stanislav]

Никак. В любом случае, все частоты устройства должны формироваться от одного стабильного опорного генератора. Но можно построить синтезатор частоты 100 МГц "оперевшись" на низкую частоту ОГ - 10, 13 МГц или др. Хорошие результат порлучается в связке AD9510 (PLL Core) и VCXO (Кварцевый генератор, управляемый напряжением). Так как частота запуска АЦП фиксированная, то и синтезатор получается неперестраиваемый, а следовательно фазовые шумы можно снизить до требуемого уровня.
На самом деле, прецезионные высокочастотные генераторы МОРИОНа устроенны подобным образом: низкочастотный (1.8333 МГц) опорник отвечает за стабильность, а высокочастотный кварцевый резонатор (100 МГц) связан с ним через ФАПЧ с узкой полосой пропускания.

А зачем такие навороты? Опорная частота в 100 МГц уже дана. Осталось только синхронизовать с ней генератор с малой кратковременной нестабильностью.

...Но можно взглянуть на проблемму с другой стороны: в качастве основного опорника всего устройства использовать высокочастотный кварцевый генратор, от которого напрямую запускается АЦП, а стандартную опорную частоту остальной схемы (10 или 13 МГц) формировать с помощью DDS, например AD9952, который запитыватся чистым высокочастотным тактовым сигналом 100 МГц.
Так строятся гибридные синтезаторы (DDS+PLL) во многих высококлассных РПУ.

Что-то не совсем понятно, зачем всё это?

Видимо да, раз он всего один. Однако, трудновато себя вытащить из болота за волосы. А фильтровать тут дороже выйдет. Возможно, источник питания получше застабилизировать...

ХЗ. Если источник тактового сигнала действительно нужен с высокой долговременной стабильностью, то решение с управляемым малошумным "ведомым" генератором, по-моему, будет самым простым. Фильтровать многозвенным узкополосным кварцевым фильтром плохо - частота его настройки будет ползти, и волей-неволей фильтр придётся перестраивать, что весьма гиморно.
Питание - само собой, должно быть хорошо стабилизировано.

...Да, а вы в какой группе учились?

511, потом в 514, а после академа - в 611.

[grandrei]

511, потом в 514, а после академа - в 611.

Я в 417, но было это в 70-х.

[Stanislav]

Обладая определённым навыком, можно выудить на электрониксе такие вот темы. Думаю, Автору текущей будет полезно почитать.

ЗЫ. А вообще, мне кажется, что термин "фазовый шум" - суть сорный. Есть "просто" шум, который, в том числе, производит и фазовую модуляцию сигнала; лишние сущности, по-моему, вводить не стОит.

Я в 417, но было это в 70-х.

[sergunas]

Всем огромное спасибо за помощь и разъяснения! Аналог, признаться, для меня в новинку.
Очень много инфы, буду переваривать, пока вынужден взять таймаут на переварку :-)...

По поводу ppm'ов. Это я взял из даташит альтеры на ПЛИС, там они давали джиттер своих pll в ppm'ах. может я что-то и напутал, прошу за то прощения.
Идея была такова:
fs = 100МГц -> Ts = 1/fs = 1e-8 sec
10 ppm от Ts = 10*1e-6*1e-8 = 1e-13 sec = 10*1e-12 = 10 pico sec
По-моему так.

[Stanislav]

По поводу ppm'ов. Это я взял из даташит альтеры на ПЛИС, там они давали джиттер своих pll в ppm'ах. может я что-то и напутал, прошу за то прощения.
Идея была такова:
fs = 100МГц -> Ts = 1/fs = 1e-8 sec
10 ppm от Ts = 10*1e-6*1e-8 = 1e-13 sec = 10*1e-12 = 10 pico sec
По-моему так.

Интересно Вы считаете.
1e-13 = 0,1e-12 = 100 (фс). Как и было посчитано мной ранее.