Как сделать ограничитель?, входного аналогового сигнала Опции

[sergunas]

Есть входной узкополосный аналоговый сигнал, скажем полосой 1МГц, на частоте 10МГц. Требуется защититься от перегрузки АЦП. Сигнал двуполярный, т.е. средний уровень = нулю.
Какая возможна схема ограничения с максимально возможным сохранением линейности зоны до уровня ограничения?

[Guest_orthodox_*]

Задача не очень хорошо описана, но если попробовать угадать...

Итак. Грамоники возникшие из-за ограничителя, не волнуют - сигнал узкополосный, гармоники выходят за полосу и не играют роли.
Волнует линейность в рабочем диапазоне - как я понял, до порога ограничения собственно АЦП.
То есть, до этого порога влиять никак не надо. Далее. За порогом ограничения АЦП уже все равно ничего не воспринимает - не все ли равно, на сколько выше будет сигнал ограничен, если вход не пробьется? Так что диоды надо зацепить соответственно за напряжение верхнего и нижнего порога ограничения, чтобы были в рабочем режиме обратно смещенными (ну, меньше на милливольт 200, чтобы гарантированно не открылись, как вариант).

При этом выходим при ограничении на 600 мв (400) за пределы, так сказать. Охота уменьшить этот выход за пределы? Пожалуйста, масштабируйте. Организуйте ограничение такого типа не по +-1.5 в, а по +- 15 в, а то, что получится, поделите на 10 перед входом. Будет всего 60 (или 40) мв перегрузки.

На таких скоростях чем можно более резко изломать сигнал - разве только усилителем предварительным, который входит в ограничение. И вроде как не особо нужно такое...Да и проектировать придется особо, при подходе к ограничению тоже не факт, что так уж хорошо работать будет...

PS для однополярного цеплять за землю внизу, а вверху за двойной размах, входной сигнал сместить (он все равно не от постоянки) выходной при нужде - тоже...

[sergunas]

Задача не очень хорошо описана, но если попробовать угадать...

Ну, не знаю чего ещё не хватает для полного описания задачи.
Входной аналоговый сигнал с полосой 1МГц на несущей 10МГц. Нужно оцифровать, но чтобы ни в коем случае не произошло переполнение АЦП.
В этой полосе сигнала 1МГц, к сожалению, может быть несколько равносильных тонов. Соответственно, могут присутствовать интермодуляционные гармоники, которые неминуемо попадают именно в полосу сигнала. Отсюда требование к как можно большей линейности. Уровень SFDR должен быть более 90дб.
Скажем в 90% случаев сигнал будет в пределах размаха АЦП, но порой сигнал может быть сильным и, необходимо чтобы не было переполнения АЦП, нужен предварительный ограничитель (типа clamp), после которого - фильтр для фильтрации гармоник. То есть, ясно, что в случае ограничения сигнала, с интермодуляцией ничего не поделаешь, но хотя бы обычные гармоники можно убрать. К тому же, весьма вероятен случай, что в сигнале будет один преобладающий тон и интермодуляции вообще не будет. Как то так.

За порогом ограничения АЦП уже все равно ничего не воспринимает - не все ли равно, на сколько выше будет сигнал ограничен, если вход не пробьется? Так что диоды надо зацепить соответственно за напряжение верхнего и нижнего порога ограничения, чтобы были в рабочем режиме обратно смещенными (ну, меньше на милливольт 200, чтобы гарантированно не открылись, как вариант).

Речь идёт не о защите АЦП от пробоя по входу, а о том, чтобы ни в коем случае не произошло ограничение сигнала на самом АЦП, т.к. в этом случае в оцифрованном сигнале будут присутствовать сильные гармоники всех возможных порядков и результаты данной выборки придётся выбросить, что недопустимо.
Поэтому опорные напряжения для диодов должны быть такие, чтобы точно не выйти за размах АЦП (=1.5В). Грубо говоря, |Uопоры_диода| = (1.5В - запасик)/2 - Uдиода_прямое = (1.5 - 0.1)/2 - 0.2 = 0.5В
Поправьте, если заблуждаюсь в расуждениях. При этом, чтобы в штатном режиме диоды были смещены в обратном направлении не менее чем на 0.2В, амплитуда входного сигнала в штатном режиме должна быть 0.3В. Так?

PS для однополярного цеплять за землю внизу, а вверху за двойной размах, входной сигнал сместить (он все равно не от постоянки) выходной при нужде - тоже...

Спасибо за идею, скорее это единственное, что можно сделать для униполярного питания. Если я правильно понимаю, нужно сделать так:
разделительные ёмкости до и после точки ограничения (точки присоединения диодов). В эту же точку ограничения через большую индуктивность подаём напряжения смещения. В таком случае нужно делать аж 3 опоры получается?Например, смещение +3В, один диод подсоединяем к 3.5В, второй - к 2.5В. Так?

... до чего дошли люди, уже физический эксперимент пытаются подметить какой-то математической

Это отдельная философская тема. Но вы же не хотите сказать, что математическая модель - это заблуждение человечества :-)

Для быстрого ограничения оставить диодный ограничитель.
ВЧ детектор имеет некоторую постоянную времени есс-но.

Важный момент для понимания. Значит, действительно, в моём случае нужна схема на диодном ограничителе.

Дальше Вы уж сами батенька

Да, это понятно. Просто боюсь что-нибудь замоделировать далекое от практики :-) Опыта то минимум в аналоге.

Основы Вам рассказали.

Да, тема весьма раскрылась :-)

Довольно много ВЧ ОУ с регулируемым Ку при уровне 2 и 3 гармоник -90..-110 dBc
Не вижу причин для сомнений.

А сомнения всё же есть на этот счёт. Потому что в своё время искали усилители и ничего подходящего не нашлось.

P.S.
Собственно, автору надо погуглить на тему "Автоматический выбор пределов измерений".

Да, набор слов прямо-таки очевидный :-) И как я сам не догадался? :-) Но спасибо, сейчас попробую.

Да, набор слов прямо-таки очевидный :-) И как я сам не догадался? :-) Но спасибо, сейчас попробую.

Что-то одни мультиметры попадаются...

[sergunas]

Спасибо за идею, скорее это единственное, что можно сделать для униполярного питания. Если я правильно понимаю, нужно сделать так:
разделительные ёмкости до и после точки ограничения (точки присоединения диодов). В эту же точку ограничения через большую индуктивность подаём напряжения смещения. В таком случае нужно делать аж 3 опоры получается?Например, смещение +3В, один диод подсоединяем к 3.5В, второй - к 2.5В. Так?

Прошу знающих подтвердить мои рассуждения.

[Herz]

Прошу знающих подтвердить мои рассуждения.

А зачем же 3.5В?

[sergunas]

А зачем же 3.5В?

Для диода, который ограничивает сигнал сверху. То есть сигнал не будет выше, чем 3.5В+0.2В=3.7В

[Herz]

Для диода, который ограничивает сигнал сверху. То есть сигнал не будет выше, чем 3.5В+0.2В=3.7В

И не ниже 2.5В-0.2В=2.3В? Тогда правильно. Только диодов таких я не встречал, но это не важно. Желательно их выбирать с минимальной ёмкостью, лучше неШоттки.

[sergunas]

И не ниже 2.5В-0.2В=2.3В? Тогда правильно. Только диодов таких я не встречал, но это не важно. Желательно их выбирать с минимальной ёмкостью, лучше неШоттки.

Спасибо за ответ и уточнения, про емкость диода я как-то не подумал, теперь учту.

[Guest_TSerg_*]

Спасибо за ответ и уточнения, про емкость диода я как-то не подумал, теперь учту.

Если за пределами входного диапазона АЦП сигнал все еще информативен, то Вы теряете эту информативность, ограничивая сигнал.
Собственно, решения по управлению коэффициентом передачи Вам тут приводились.

Предлагаемый Вам уравляемый AD603 имеет большой КНИ, а вот из комбинации AD8045, ВЧ-ключей ADG918(919) и небольшой матрицы ВЧ резисторов R-R вполне можно сгородить автоматический "аттенюатор".
В результате получите возможность расширить диапазон до имеющегося максимума и без перегрузки АЦП.

[alexkok]

Предлагаемый Вам уравляемый AD603 имеет большой КНИ,

Как минимум на порядок меньше чем у обсуждаемого диодного ограничителя.

а вот из комбинации AD8045, ВЧ-ключей ADG918(919) и небольшой матрицы ВЧ резисторов R-R вполне можно сгородить автоматический "аттенюатор".

Кто ж спорит что на дискретных можно получить лучшие параметры.
Но похоже автору это не нужно, а нужно скорее всего получить информацию только о частоте сигнала поскольку остальная будет потеряна после ограничения. Для такого случая самым дешевым решением является использование УПЧ-ЧМ микросхемы, что-нибудь от Филипса, и простенького АЦП.
А если уж очень хочется оцифровать на 10МГц, то использовать логарифмический усилитель и АЦП на 8 разрядов.

В результате получите возможность расширить диапазон до имеющегося максимума и без перегрузки АЦП.

Не понял что значит расширить и зачем?
AD603 и так имеет 92дБ сигнал шум до уровня ограничения в полосе 1МГц, а есть VGA и с большей динамикой.