Фазовый шум XCO генераторов Опции

[proxi]

все старо как мир, но все же, поговорим о фазовых шумах кварцевых генераторов, пока интересует в районе 40 МГц....
хотелось бы какую свежую идею, как наколенным способом, замерить, сравнить, фазовый шум- джиттер кварцевого генератора.....
типа так, в лоб не замерить, не хватает точности..

[Dr.Drew]

E5052B поможет минус 150 дБн/Гц померить.
falling_stone
1. SC срез мало чем отличается от AT. Основная задача, которая решалась при разработке таких кристаллов - пониженная чувствительность к вибрации. Сейчас большинство резонаторов выполняется AT. Почти все под термостат я видел на AT. SC видал в термокомпенсированных. По поводу улучшения на отстройках до 1 кГц - здесь шумит активный элемент,а "не резонатор". Конечно, косвенно улучшается шум в этой области при повышении добротности резонатора, но вместе с дальним шумом - как следствие смещения границы белого шума частоты в модели Лисона.
Использование 3 и 5 гармоники позволяет дотянуться до частот выше 30 МГц в силу невозможности реализовать качественный резонатор на частоту, например, 50 МГц на первой гамонике - вот и приходится выкручиваться - селектировать высшие. Вот тут и получается, что добротность резонатора на высших гармониках ниже - там энергии больше рассеивается.
2. Шум транзистора проявляется на отстройках до 10 кГц. Если его нехило насытить, можно и до 100 кГц дотянуться.
3. В отношении варикапов нужно смотреть тип генератора. В октавниках, где варикапы являются "половиной" резонатора, нужно иметь высокодобротные варикапы и индуктивность. В кварцевых и простые кремниевые сойдут.
4. Либо общий эмиттер, либо общая база. Во втором случае развязка между нагрузкой и резонатором получше. Включение резонатора на отражение или на проход, зависит от того, что проще сделать. Лучшего однозначно нет.
5. Селекция мод в резонаторе позволяет сразу генерировать нужную частоту. Например, основная мода 32 МГц, а мы берём и давим колебания там каким-нибудь контуром. Следующая нужная на мода - 96 (примерно) МГц - на ней и генерим. При этом вся энергия колебаний уходит на эту моду, не останавливаясь на первой. Шум получается ниже, чем если бы умножали частоту на три.
По поводу Тини Логик - сварганил кварцевый ГУН на 100 МГц 3 тон с перестройкой +/- 30 ppm с шумами минус 153 дБн/Гц на 1 кГц, минус 170 дБн/Гц на 10 кГц и минус 177 дБн/Гц - остаточный шум. Не всякий транзисторный такое даст. Я уже где-то на форуме упоминал про эту логику. Так что proxi, советую побыстрее попробовать.

Сообщение отредактировал Dr.Drew - Apr 17 2010, 15:26

[vhk]

….
По поводу Тини Логик - сварганил кварцевый ГУН на 100 МГц 3 тон с перестройкой +/- 30 ppm с шумами минус 153 дБн/Гц на 1 кГц, минус 170 дБн/Гц на 10 кГц и минус 177 дБн/Гц - остаточный шум. Не всякий транзисторный такое даст. Я уже где-то на форуме упоминал про эту логику. Так что proxi, советую побыстрее попробовать.

To proxi
Присоединяюсь к совету Dr.Drew
Но сравните с генератором на емкостной трехточке и биполярном транзисторе, например BFG67, BFG540.
На картинке спектр генераторов на «Тини Логик» (по схеме промеренной Dr.Drew), частоты 20,5 МГц и 20,48 МГц в сравнении со спектром генераторов на биполярнике. Схема по ссылке
http://forum.cqham.ru/download.php?id=56756
В обоих случаях два одинаковых генератора питаются от аккумуляторов и помещены в пассивный термостат. При записи спектров выберите такие же настройки программы спектрального анализа. Окно Blacman, точек 1 048 576, усреднение 100, частота дискретизации 88,2 кГц для сравнения.
vhk

[ledum]

В обоих случаях два одинаковых генератора питаются от аккумуляторов и помещены в пассивный термостат. При записи спектров выберите такие же настройки программы спектрального анализа. Окно Blacman, точек 1 048 576, усреднение 100, частота дискретизации 88,2 кГц для сравнения.
vhk

Ну и что у нас получается? На 1 кГц минус 141дБн/Гц у емкостной трехточки и минус 134 дБн/Гц у тинилоджик.
Или я неправ?

[VCO]

Ну и что у нас получается? На 1 кГц минус 141дБн/Гц у емкостной трехточки и минус 134 дБн/Гц у тинилоджик.
Или я неправ?

Как-то неприятно стало: неужели Magic Xtal Ltd шельмуют? Пересмотрел все PDF-ники на их генераторы - везде -153-155дБн/Гц.
затем поднял старую тему: http://electronix.ru/forum/index.php?showt...65941&st=30 и сравнил данные с результатами измерений Dr.Drew http://electronix.ru/forum/index.php?act=a...st&id=35293. Всё сходится с точностью до +-1дБн!!! Да и его прибор E5052B стоимостью около сотни куёв сомнений как-то тоже не вызывает!
Где-то что-то не срастается в этом анализе шумов генератора Tiny Logic. Чисто на подсознательном уровне чувствую, что емкостная трёхточка должна шуметь меньше логики, но с измерением и/или расчётом фазовых шумов с помощью звуковухи как сторонний независимый наблюдатель вижу явный прокол. Может в схемотехнике у vhk что-то не так как у Dr.Drew http://electronix.ru/forum/index.php?act=a...st&id=35257 (не забудьте, что там ещё между 1 и 6 ножками резистор 2М недорисован).
Да и сам пока MXODE 100 МГц пока очень доволен, при умножении на ФАПЧ до 6 ГГц получал до -105дБн/Гц при отстройке 1кГц при частоте сравнения 50МГц, чего быть с минус 134 дБн/Гц у опорника никак не может. Завтра ещё раз проверю, может ошибся!

[vhk]

Как-то неприятно стало: неужели Magic Xtal Ltd шельмуют? Пересмотрел все PDF-ники на их генераторы - везде -153-155дБн/Гц…

Спектрограмма беспристрастна. Что подали на анализатор спектра то и получили на экране, да ещё в сравнении с другим генератором в точно тех же условиях.

затем поднял старую тему: http://electronix.ru/forum/index.php?showt...65941&st=30 и сравнил данные с результатами измерений Dr.Drew http://electronix.ru/forum/index.php?act=a...st&id=35293. Всё сходится с точностью до +-1дБн!!! Да и его прибор E5052B стоимостью около сотни куёв сомнений как-то тоже не вызывает!

Приведите ГОСТ и методику калибровки прибора E5052B. Обсуждение по ссылке
http://elvira.ru/forum/viewtopic.php?f=5&t=125

Где-то что-то не срастается в этом анализе шумов генератора Tiny Logic. Чисто на подсознательном уровне чувствую, что емкостная трёхточка должна шуметь меньше логики, но с измерением и/или расчётом фазовых шумов с помощью звуковухи как сторонний независимый наблюдатель вижу явный прокол. Может в схемотехнике у vhk что-то не так как у Dr.Drew http://electronix.ru/forum/index.php?act=a...st&id=35257 (не забудьте, что там ещё между 1 и 6 ножками резистор 2М недорисован).
Да и сам пока MXODE 100 МГц пока очень доволен, при умножении на ФАПЧ до 6 ГГц получал до -105дБн/Гц при отстройке 1кГц при частоте сравнения 50МГц, чего быть с минус 134 дБн/Гц у опорника никак не может. Завтра ещё раз проверю, может ошибся!

На то что в схеме нет резистора обратил внимание ledum.
Резисторы пробовал от десятков килоом до 10 мегаом. Пробовал подавать смещение отдельно. Пробовал через два резистора с конденсатором на «землю». Пробовал по схеме мультивибратора на двух элементах логики. И всё без толку, эта схема проигрывает трехточке. Единственное что помагало, так это снижение питания до 2,5 – 3,75 В вместо штатных 5 В.
При пониженном питании шумы уменьшались на 2-4 дБ, но спектры становились более «грязные».
О уровне шумов – 134 дБн/Гц при отстройке на 1 кГц генератора на логике пишет, вернее интерпретирует показания спектрограммы полученной по методике «звуковая карта» ledum.
Вы можете посмотреть на спектрограмму самостоятельно и сделать собственные выводы.
О правилах пересчета к 1 Гц писали на этом и других форумах уже не раз. На спектрограмме от уровня несущей –20 дБ до уровня при отстройке на 1 кГц –160 дБ разница 140 дБ. Это значение не нужно пересчитывать к 1 Гц. Получаем значение –140 дБн/Гц при отстройке на 1 кГц. Далее, так как мы не платили 100 тыс. «куев» за измеритель фазовых шумов, то бесплатно учтем шумы вспомогательного генератора для переноса спектра это – 3 дБ, шумы зеркального канала ещё –3 дБ и –3 дБ амплитудные шумы. Можно ещё учесть влияние оконной функции.
Учитываем поправку на –9 дБ и получаем уровень фазового шума генератора на логике –149 дБн/Гц при отстройке на 1 кГц от несущей. У прибора Е5052В в режиме измерения фазовых шумов погрешность +/-
3 дБ при отстройке на 1 кГц.
Как «сторонний наблюдатель» где Вы видите «явный прокол» в измерении или оценки фазовых шумов с помощью звуковухи?
vhk

Сообщение отредактировал vhk - Apr 18 2010, 06:58

[VCO]

Как «сторонний наблюдатель» где Вы видите «явный прокол» в измерении или оценки фазовых шумов с помощью звуковухи?
vhk

Ну и 6дБ в радио тоже погрешность ощутимая, но дело даже не в этом. Теперь, ещё не успев влезть в методику слишком глубоко, я, кажется, уже вижу нестыковку, не позволяющую чётко всё сочленить. Она ИМХО в этой самой поправке, которая вилами по воде писана (да, по теории все перечисленные поправки 3дБ, но на практике могут быть не учтены и другие факторы: вносимые извне шумы, теми же усилителями звуковухи, ненормированный уровень измеряемого сигнала, наконец, неидеальность и нелинейность самой звуковухи и т.д.), которую каждый интерпретирует как хочет. Решение проблемы - введение в методику измерения эталона, который позволит снять все вопросы о метрологической несостоятельности метода. Думаю на первом этапе пока ограничиться ультрастабильным (10ppb) генератором с двойным термостатированием на 10 МГц, шумы которого на разных отстройках можно принять как эталон. Именно предварительная калибровка должна скорректировать последующий процесс измерения. Суперстабильный ультраточный ИОН, в т.ч. в цепи питания, тоже не помешает. Потом можно подумать о рубидиевом стандарте для калибровки частоты.
Кроме того, небезынтересна мысль следящего (а не усредняющего) накопления данных при БПФ, но это потом! Всё это я пока прикидываю на глаз для оценки своего измерителя на базе EVAL-AD7760/62EDZ, расчётов пока не делал, поэтому прошу не слишком придираться!

Сообщение отредактировал YIG - Apr 18 2010, 08:00