DPLL, Реализация на FPGA Опции

[_Anatoliy]

Хоть и FPGA,но алгоритмы и методы ведь здесь обсуждают.
Нужно выделить тактовую частоту сигнала QPSK,с помощью нелинейности выделяю эту частоту и подаю на фазовый детектор реализованный на регистре.На выходе ФД получаю шину 14 бит (т.к. ЦАП для управления ГУН 14-ти битный).После расчёта пропорционально-интегральный фильтра (ПИФ) получаю нужный коэффициент передачи пропорционального звена Kp = 4000. Как в таком случае правильно поступить?Ведь не могу же я подать на ЦАП 26 бит кода...

[petrov]

После расчёта пропорционально-интегральный фильтра (ПИФ) получаю нужный коэффициент передачи пропорционального звена Kp = 4000.

Как рассчитываете, ФАПЧ получается не полностью цифровая? Как учитываете коэффициент передачи фазового детектора и регулирующего элемента?
Нужна ли такая большая разрядность на выходе фазового детектора, неправильно наверное привязывать её к разрядности ЦАПа?

[_Anatoliy]

Как рассчитываете, ФАПЧ получается не полностью цифровая? Как учитываете коэффициент передачи фазового детектора и регулирующего элемента?
Нужна ли такая большая разрядность на выходе фазового детектора, неправильно наверное привязывать её к разрядности ЦАПа?

Спасибо!Аналоговым узлом является ГУН с очень маленькой крутизной (93 Гц / В).Похоже из за этого и не хватает петлевого усиления.Но ГУН менять нельзя.А разрядность на выходе ФД не влияет,если её уменьшить то Kp увеличится во столько же раз,это я пробовал.

[petrov]

Спасибо!Аналоговым узлом является ГУН с очень маленькой крутизной (93 Гц / В).Похоже из за этого и не хватает петлевого усиления.Но ГУН менять нельзя.А разрядность на выходе ФД не влияет,если её уменьшить то Kp увеличится во столько же раз,это я пробовал.

Смысл в том что если рассчёты не учитывают аналогового ГУН то возможно всё неправильно. Вот с чего бы влиять на коэффициент передачи если просто округлять младшие разряды, нету никакого смысла в такой точности.

[_Anatoliy]

Смысл в том что если рассчёты не учитывают аналогового ГУН то возможно всё неправильно. Вот с чего бы влиять на коэффициент передачи если просто округлять младшие разряды, нету никакого смысла в такой точности.

Не,Гун учитывается.Теория взята из Титце-Шенк,стр.490

Если просто обнулять младшие разряды то коэффициент не сильно изменится,если отбрасывать - то изменится.Коэффициент передачи ФД не только от разностной фазы зависит,но и от уровня сигнала.

[petrov]

Не,Гун учитывается.Теория взята из Титце-Шенк,стр.490

У вас аналоговая реализация чтоли? Не торопитесь брать формулы, у вас возможно получается какая-то импульсная ФАПЧ.

Коэффициент передачи ФД не только от разностной фазы зависит,но и от уровня сигнала.

АРУ должно обязательно быть. Коэффициент передачи также зависит ещё и от наличия символьных переходов т. е. от данных, преамбул, сопособов скремблирования, кодирования и т. п.

Сообщение отредактировал petrov - May 18 2009, 09:37

[_Anatoliy]

У вас аналоговая реализация чтоли? Не торопитесь брать формулы, у вас возможно получается какая-то импульсная ФАПЧ.

Почему аналоговая?Вместо УВХ я могу использовать регистр?

АРУ должно обязательно быть. Коэффициент передачи также зависит ещё и от наличия символьных переходов т. е. от данных, преамбул, сопособов скремблирования, кодирования и т. п.

Всё правильно,АРУ есть,но после фильтра у меня чистейший синус выделяется с символьной частотой.(SNR ~60 Db).Его я и подаю на ФД,4 отсчёта на символ.

[petrov]

Всё правильно,АРУ есть,но после фильтра у меня чистейший синус выделяется с символьной частотой.(SNR ~60 Db).Его я и подаю на ФД,4 отсчёта на символ.

В общем непонятно как у вас там всё устроено, но есть как аналоговые элементы так и цифровые с дискретизацией, поэтому нельзя тупо брать формулы для цифровой или аналоговой ФАПЧ, возможно кроме коэффициентов нужны ещё будут корректоры с определённой ЧХ. Можно конечно на плате подогнать чисто практически, возможно для QPSK прокатит, но результат не гарантированный, вспомните как пример то обсуждение когда цифровая символьная ФАПЧ глючила из-за такой ерунды в общем-то.

[_Anatoliy]

В общем непонятно как у вас там всё устроено, но есть как аналоговые элементы так и цифровые с дискретизацией, поэтому нельзя тупо брать формулы для цифровой или аналоговой ФАПЧ, возможно кроме коэффициентов нужны ещё будут корректоры с определённой ЧХ. Можно конечно на плате подогнать чисто практически, возможно для QPSK прокатит, но результат не гарантированный, вспомните как пример то обсуждение когда цифровая символьная ФАПЧ глючила из-за такой ерунды в общем-то.

Схема простая(рисовал в матлабе)

На вход In подаётся сигнал с ФД(с регистра).

Эскизы прикрепленных изображений

 

[petrov]

Схема простая(рисовал в матлабе)

На вход In подаётся сигнал с ФД(с регистра).

Это только часть петли.

Филлипс Ч. Харбор Р.
Системы управления с обратной связью.

http://lord-n.narod.ru/walla.html#PhillipsHarbor

Глава 12. Либо изучайте это, либо как-то так:

В чем проблема взять столько разрядов сколько нужно. Потом, если вам не хватит петлевого усиления, для обеспечения ширины петли, по месту используйте усилитель ограничитель, егокстати можно включить в петлевой фильтр, все равно в этом фильтре ограничитель есть. Лучше собрать и проверить прямо на макете + по переходной подстроить и форму ПХ и ширину петли %)

[_Anatoliy]

Глава 12. Либо изучайте это, либо как-то так:

Потом, если вам не хватит петлевого усиления, для обеспечения ширины петли, по месту используйте усилитель ограничитель, егокстати можно включить в петлевой фильтр, все равно в этом фильтре ограничитель есть. Лучше собрать и проверить прямо на макете + по переходной подстроить и форму ПХ и ширину петли %)

Спасибо за ссылку!
Можно уточнить,о каком усилителе речь?Между ЦАП и ГУН его ставить или где?

[petrov]

Спасибо за ссылку!
Можно уточнить,о каком усилителе речь?Между ЦАП и ГУН его ставить или где?

Да в любом месте его можно поставить, смотрите сами где вам удобнее.

Кстати чем вас полностью цифровая реализация не устроила?

[_Anatoliy]

Да в любом месте его можно поставить, смотрите сами где вам удобнее.

Кстати чем вас полностью цифровая реализация не устроила?

1). Если поставить его между ЦАП и ГУН то в К раз уменьшится точность.В качестве ГУН стоит VCXO с напряжением управления 0...3,3В.Цап тоже выдаёт 0...3,3В и если поставить усилитель,например в 10 раз,то максимальный код в ЦАП не должен превышать +-800 мзр.У меня же требуется усилить сигнал в 4550 раз.Тогда код на ЦАП вообще двухбитовый окажется...
2).Здесь мне демодулировать QPSK не нужно,только вытащить тактовую и отдать её на выход(через разъём другим блокам).

[des00]

1). Если поставить его между ЦАП и ГУН то в К раз уменьшится точность.

14 бит это точность или разрешение? уж сколько копий было сломано на эту тему, в том числе и на этом форуме. %)
У вас регулирование с ОС, с петлей в которой есть интегратор. Ошибка регулирования должна сводиться к нулю.

В качестве ГУН стоит VCXO с напряжением управления 0...3,3В

Посмотрел ваши расчеты и меня заинтересовал вот какой момент. Крутизна гуна 93Гц/В, максимум вы можете перестроить ваш гун на 300 Гц. Зачем вам такая широкая петля? Я не много понял в вашем расчете, но если "Частота излома ЛАЧХ петли" это ширина петли. то у вас получается петля 40 КГц, прямо как цифровая петля с интерполятором %) Аналоговые петли обычно много уже Или вы ловите сигнал от RС генератора? тогда вы взяли явно не тот ГУН.

Цап тоже выдаёт 0...3,3В и если поставить усилитель,например в 10 раз,то максимальный код в ЦАП не должен превышать +-800 мзр.У меня же требуется усилить сигнал в 4550 раз.Тогда код на ЦАП вообще двухбитовый окажется...

ИМХО вы путаете теплое с мягким. Вы рассматриваете систему в режиме сильного сигнала, тогда как работаете в режиме малого сигнала. И именно в этом режиме вы и будете получать вашу полосу.
Я бы сделал так: АРУ-Детектор (14 бит) -> LoopFilter (32 бита, с соответствующим скалированием) -> выкусываю старшие биты и подаю их на ЦАП.

Затем, в установившемся режиме вывожу переходную характеристику петли и настраивать петлю(ширину и качество). Когда выбраны диапазоны регулировки, а результат не достигнут (форма не та, ширина не та) начал бы вводить статический усилитель-ограничитель (а не просто усилитель) до тех пор пока не получиться требуемая характеристика. Обычно я ставлю этот усилитель перед Loop-Filter или включаю его в Loop-filter, т.к. в этом фильтре ограничитель все равно есть.

т.е. вы проектируете систему без арифметических переполнений и когда вводите усилитель для малого сигнала, не забывает поставить ограничитель для большого.

[_Anatoliy]

14 бит это точность или разрешение? уж сколько копий было сломано на эту тему, в том числе и на этом форуме. %)
У вас регулирование с ОС, с петлей в которой есть интегратор. Ошибка регулирования должна сводиться к нулю.

Конечно разрешение,оговорился.

Кажется я понял Вашу мысль,ключевая фраза "малосигнальный режим".Спасибо!
К сожалению параллельно идёт ещё несколько проектов,чуть позже я вернусь к этой теме.

Ещё один вопрос,по другой теме.Цифровые отсчёты синуса подаю на цап (частота синуса 1,6 МГц,4 отсчёта на период),после цапа стоит аналоговый ФНЧ который на частоте 3МГц даёт затухание -60дБ.Не удаётся получить малый джиттер после фильтра.Если частота сигнала кратна частоте дискретизации,то тогда джиттер несколько сот пикосекунд,это устраивает.А вот если частота точно не равна Fs/4 а близка к ней то тогда джиттер около 10 наносекунд,очень много.На какие параметры фильтра нужно обратить внимание для получения низкого джиттера?

[Oldring]

А вот если частота точно не равна Fs/4 а близка к ней то тогда джиттер около 10 наносекунд,очень много.На какие параметры фильтра нужно обратить внимание для получения низкого джиттера?

Что такое "джиттер" у синусоиды?

[_Anatoliy]

Что такое "джиттер" у синусоиды?

Паразитная фазовая модуляция.Если зацепиться синхронизацией осциллоскопа за переход синуса через ноль,то следующий переход через ноль будет через время T/2 +- Terror.
В итоге это не важно,можно поставить компаратор перехода через ноль и смотреть фазовую ошибку на его выходе.

[Oldring]

Паразитная фазовая модуляция.Если зацепиться синхронизацией осциллоскопа за переход синуса через ноль,то следующий переход через ноль будет через время T/2 +- Terror.

Сигнал на выходе ЦАП является идеальной синусоидой плюс ошибка. В случае ровно четырех отсчетов на период ошибка также периодична с периодом синусоиды. Поэтому весь наблюдаемый таким образом джиттер возникает из-за джиттера клока и шума аналоговых схем. Какой на выходе фильтр - практически не важно. Во втором случае ошибка перестает быть периодической и дает дополнительный джиттер. Как его оценить? Погрешность измерения нуля равна СКО отфильтрованной ошибки в районе нуля деленной на скорость нарастания синусоиды при переходе через нуль. Дальше нужно оценивать ошибку, возникающую из-за неточности дискретизации, и сколько её проходит через фильтр. Ну и если частота дискретизации очень блиизка к 1/4 периода но не равна ей - такая оценка IMHO окажется сложной, так как такую ошибку врядли можно считать белым шумом.

[_Anatoliy]

Ну и если частота дискретизации очень блиизка к 1/4 периода но не равна ей - такая оценка IMHO окажется сложной, так как такую ошибку врядли можно считать белым шумом.

Спасибо!
У меня как раз такой случай
А если вместо ФНЧ попробовать высокодобротный полосовой фильтр с узкой полосой?

[des00]

Спасибо!
У меня как раз такой случай
А если вместо ФНЧ попробовать высокодобротный полосовой фильтр с узкой полосой?

лучше мозг не парить а выдуть тот же синус на частоте раз в 16/32 выше %)