A new concept in Frequency Synthesis, Новая структура синтезатора частоты Опции

[Vitaly_K]

Спасибо Александру Ченакину, что подсказал адрес этого форума. Даже не ожидал, что такое может быть, - так много о синтезаторах частоты. Давно интересуюсь этой тематикой, и есть у меня одна идея, которую хотелось бы здесь обсудить.
Это структура простого, однопетлевого синтезатора, которая, будучи воплощённой в интегральном чипе, могла бы, как мне кажется, в ряде областей применения конкурировать со сложными многопетлевыми системами. Суть идеи изложена в статье “A new concept in Frequency Synthesis”, Microwave Product Digest, Oct. 2010. Проще всего её можно достичь, набрав в Google слова <Vitaly Koslov>.
Есть также и продолжение, выйдет в февральском номере этого же журнала. Это уже попытка реализовать идею на FPGA c «обвеской» на печатной плате. Статья готова к печати, и я мог бы её переслать, если кого-то заинтересует.
Надеюсь на встречу на этом форуме и буду рад, если кто выскажется критически об этой идее, возможно, я в чём-то и ошибаюсь.

[Vitaly_K]

И ещё. Хоть Вы и не считаете себя моим оппонентом, а только доброжелателем, но даже от самых активных моих оппонентов не слышал такой суровой оценки моей работы как провальной. По-моему уже и то хорошо, что показана работоспособность идеи. А то многие специалисты, в том числе и в ADI, не понимают, как это может работать. Дословно: Some of the designers, I have shown it, have trouble comprehending how it works. It would be good to see an implementation in silicon. Do you have RTL/verilog code for the digital section? If so, would you agree to letting us use the code for a test chip? Оппонирование это, конечно, хорошо, но хотелось бы услышать о реальной помощи.

[VCO]

И ещё. Хоть Вы и не считаете себя моим оппонентом, а только доброжелателем, но даже от самых активных моих оппонентов не слышал такой суровой оценки моей работы как провальной.

Прошу извинить меня за столь резкое высказывание, впредь постараюсь подбирать более подходящие слова.
Что я имел в виду под такой оценкой:
1. В своей статье вы пишите:

Вариант структуры, здесь описанный, позволит достичь превосходной спектральной чистоты сигнала

Но макетирование пока этого не подтверждает, характеристики синтезатора пока достаточно скромные, надеюсь, что пока.
2. Вы провели математическое моделирование, которое подтверждает цитату из п.1 и дарит надежду на улучшение шумов.
Но макетирование показывает, что ГУН, управляемый по Вашему методу, скорее ближе к режиму free running (open loop) (для непосвещённых: прошу не путать с модным экстремальным видом спорта ), чем к режиму захвата петлёй (closed loop).

По-моему уже и то хорошо, что показана работоспособность идеи. А то многие специалисты, в том числе и в ADI, не понимают, как это может работать. Дословно: Some of the designers, I have shown it, have trouble comprehending how it works. It would be good to see an implementation in silicon. Do you have RTL/verilog code for the digital section? If so, would you agree to letting us use the code for a test chip? Оппонирование это, конечно, хорошо, но хотелось бы услышать о реальной помощи.

Несомненно, работоспособность метода вселяет оптимизм. Я даже больше скажу: уже в том виде, как есть, он вполне успешно применим для быстрого управления узкополосными ГУНами с высоким разрешением по частоте. Кстати, для меня это сейчас очень актуально, мне бы только время найти, чтобы попробовать реализовать Ваш метод для такой задачи. При этом ни математик, ни программист мне не нужны, я сам себе и швец, и жнец, как здесь уже выражались. Но вот с рабочим временем туго, достаточно сказать, что посты пишу, в основном, по утрам и вечерам.

Но ведь Вы же не собираетесь останавливаться на достигнутых характеристиках? Вопрос лишь в том, каким путём можно улучшить фазовый шум. Вы рассчитываете на интегральное решение. А что, если оно не даст результата?
Вы же сами пишите, что некоторые специалисты из ADI не понимают Вашего метода, как тогда рассчитывать на полный успех при интегральной реализации. Да и на форуме почти все, в т.ч. и Александр Ченакин, в один голос говорят о том, что надо попробовать добиться результата на макете. Я понял, что у Вас как раз сложность именно в математике и цифре (у меня как раз - наоборот), но уйти от дальнейшего макетирования сразу в чип может и не получиться.

Я бы с удовольствием предложил свою помощь, да боюсь, что по уровню пока не подхожу для такой работы. Мне пока по силам лишь прикладные задачи синтеза, и то далеко не все. Поэтому ещё раз прошу извинения и желаю удачи!

[Vitaly_K]

Что ж ещё я могу сказать? Разве что повторить, что признаю свою ошибку? Увлеклись мы в стремлении поскорее сделать нечто реальное для рынка, а в итоге потеряли годы. Не было тогда Александра Ченакина, который бы нас вразумил, что всё равно никто ничего у нас покупать не будет, если даже вещь и окажется стОящей того, и что надо сосредоточиться на достижении в макете максимума возможностей идеи. Не было и этого форума с дельными предложениями как этого можно было бы достичь. А теперь слишком поздно начинать всё сначала. Причины к тому я уже объяснял. Если с ADI ничего не получится, значит тогда и будет поставлена точка. Ещё раз благодарю участников форума за внимание к данной теме, за высказанные советы, замечания и пожелания.

[Chenakin]

Что ж ещё я могу сказать? Разве что повторить, что признаю свою ошибку? Увлеклись мы в стремлении поскорее сделать нечто реальное для рынка, а в итоге потеряли годы. Не было тогда Александра Ченакина, который бы нас вразумил, что всё равно никто ничего у нас покупать не будет, если даже вещь и окажется стОящей того, и что надо сосредоточиться на достижении в макете максимума возможностей идеи. Не было и этого форума с дельными предложениями как этого можно было бы достичь. А теперь слишком поздно начинать всё сначала. Причины к тому я уже объяснял. Если с ADI ничего не получится, значит тогда и будет поставлена точка. Ещё раз благодарю участников форума за внимание к данной теме, за высказанные советы, замечания и пожелания.

Виталий, это уже посыпание головы пеплом. Я думаю, Вы сделали больше, чем могли (знаю ту не к ночи упомянутую ситуацию). Можно было лучше? Может быть. А может и нет. Если через ADI не пойдёт, то это ещё далеко не ”точка.” Есть ещё университеты с их грантами на R&D (зачастую бредовыми и бессмысленными) и огромными скидками на foundry service. Я, правда, с этой системой не сильно знаком, но и там пробовать можно. Мои комментарии Вы хорошо знаете – довольно приземлённые – пойдёт в серию или нет. Добавлю ещё один – а не является ли расщепление фазы по сути банальным умножением частоты, причём не самым лучшим (с точки зрения шумов) цифровым образом? Обговорим позже, сейчас я на две недели выпадаю – на Asia-Pacific Microwave Conf. и посещение заказчиков в близлежащих окрестностях. Но Вы не пропадайте, в том числе и здесь на форуме. На самом деле, он и живёт благодаря энтузиастам - таким как Вы - которые болеют душой за своё дело. А уж прав кто или нет в каком вопросе... Так кто ж его знает, да и главное ли это. В общем, будем следить за развитием событий и новыми интересными идеями.

Сообщение отредактировал Chenakin - Nov 20 2011, 06:42

[Vitaly_K]

Виталий, это уже посыпание головы пеплом. Я думаю, Вы сделали больше, чем могли (знаю ту не к ночи упомянутую ситуацию). Можно было лучше? Может быть. А может и нет. Если через ADI не пойдёт, то это ещё далеко не ”точка.” Есть ещё университеты с их грантами на R&D (зачастую бредовыми и бессмысленными) и огромными скидками на foundry service. Я, правда, с этой системой не сильно знаком, но и там пробовать можно. Мои комментарии Вы хорошо знаете – довольно приземлённые – пойдёт в серию или нет. Добавлю ещё один – а не является ли расщепление фазы по сути банальным умножением частоты, причём не самым лучшим (с точки зрения шумов) цифровым образом? Обговорим позже, сейчас я на две недели выпадаю – на Asia-Pacific Microwave Conf. и посещение заказчиков в близлежащих окрестностях. Но Вы не пропадайте, в том числе и здесь на форуме. На самом деле, он и живёт благодаря энтузиастам - таким как Вы - которые болеют душой за своё дело. А уж прав кто или нет в каком вопросе... Так кто ж его знает, да и главное ли это. В общем, будем следить за развитием событий и новыми интересными идеями.

Спасибо, Александр, не даёте костру загаснуть, подбросили в него ещё дровишек. Давно жду этого вопроса, и Вы первый, его задавший. Сам этим мучаюсь. Чтобы что-то чётко доказать или опровергнуть, нужен хороший математик, да ещё и с ясным представлением о процессах в системе. А я больше полагаюсь на интуицию. В качестве доказательства, что умножения нет, я привёл аналогию с моделью ФД на кольцевом регистре (см. статью в MPD, прилагаю). Но, возможно, и скорее всего, этого мало для ответа на поставленный вопрос. Был бы рад услышать от участников форума - кто что думает по этому поводу.

Прикрепленные файлы

 Article_3_in_MPD.pdf ( 3.92 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 75

 

[тау]

Был бы рад услышать от участников форума - кто что думает по этому поводу.

Провел небольшую симуляцию по структурной схеме из поста N 9

подаваемые частоты 2 и 2.5 Мгц ( но использована логика с временем распространения 1 nS )

Для сравнения-верхняя осциллограмка показывает коэффициент передачи одиночного RS триггера . Это в точности соответсвует ожидаемому от нее коэффициенту Vпит/2pi
при разносе частот на 20 кГц поворот фазы на 2pi происходит через 50мкс во временной области.
Средняя осциллограмма показывает коэффициент передачи фазового детектора на 16 RS триггерах с фазовым расщеплением по предложенному Vitaly_K способу при R=5 и С=4. Разнос частот на входах расщепителя фазы =50 кГц и можно было бы ожидать 20 мкс интервала во временной области для периоад работы ФД.
Но как видно на осциллограмме этот период равен 80 мкс, что эквивалентно снижению крутизны фазового детектора при расчетах с частотой сравнения равными поданным fr и fc.

Чтобы не сомневаться что расщепитель симулирован верно, нижняя осциллограмма демонстрирует работу в точности приведенную в сообщении N 9, только она получилась "зеркальной" во временной области.
Зеркальность связана с тем, что RS триггеры устанавливаются входом S , а сбрасываются входом R ( у Vitaly_K почему-то наоборот на том рисунке 9-го поста )

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Vitaly_K]

Провел небольшую симуляцию по структурной схеме из поста N 9
подаваемые частоты 2 и 2.5 Мгц ( но использована логика с временем распространения 1 nS )
Для сравнения-верхняя осциллограмка показывает коэффициент передачи одиночного RS триггера . Это в точности соответсвует ожидаемому от нее коэффициенту Vпит/2pi
при разносе частот на 20 кГц поворот фазы на 2pi происходит через 50мкс во временной области.
Средняя осциллограмма показывает коэффициент передачи фазового детектора на 16 RS триггерах с фазовым расщеплением по предложенному Vitaly_K способу при R=5 и С=4. Разнос частот на входах расщепителя фазы =50 кГц и можно было бы ожидать 20 мкс интервала во временной области для периоад работы ФД.
Но как видно на осциллограмме этот период равен 80 мкс, что эквивалентно снижению крутизны фазового детектора при расчетах с частотой сравнения равными поданным fr и fc.

Чтобы не сомневаться что расщепитель симулирован верно, нижняя осциллограмма демонстрирует работу в точности приведенную в сообщении N 9, только она получилась "зеркальной" во временной области.
Зеркальность связана с тем, что RS триггеры устанавливаются входом S , а сбрасываются входом R ( у Vitaly_K почему-то наоборот на том рисунке 9-го поста )

Спасибо, что откликнулись, Вы первый!
Мне пока трудно понять методику Вашего моделирования, буду разбираться и, надеюсь, со временем дело прояснится. А сейчас скажу только, что главное, как мне кажется, я понял. Вы показали, что коэффициент передачи ФД уменьшился, снизилась крутизна его статической характеристики. Да, это так, не возражаю. Крутизна уменьшилась в q/R раз, где q – ёмкость аккумулятора, а R – числовое значение кода на его входе. В приведенном примере q/R=16/5.
Остаётся сделать вывод: значит ли это, что в петле ФАПЧ «незримо» присутствует делитель частоты с коэффициентом 16/5?
Зеркальность картинки роли не играет, это важно лишь при выборе полярности обратной связи в петле, чтобы в итоге она оказалась отрицательной. Входы на триггерах можно поменять местами.

[тау]

Остаётся сделать вывод: значит ли это, что в петле ФАПЧ «незримо» присутствует делитель частоты с коэффициентом 16/5?

нет , делителя нету, т.к. детектор способен быстро реагировать на изменение разности фаз, а вот из-за того что только 4 (или5) триггеров переключаются одновременно по фронту опоры (или VCO) из 16-ти, это уменьшает выход сигнала ошибки ФД по амплитуде (мощности) по отношению к максимальному размаху, равному U питания или по отношению например к тепловым шумам.
Итого возрастание шума по сравнению с одиночным RS триггером равно 20LOG(q/R) (или м.б. (q/С) ??) . Хотя столько же было бы, если принять что эквивалентная частота сравнения уменьшилась, но при неизменной плотности мощности шума ФД.

Сообщение отредактировал тау - Nov 21 2011, 15:01

[Vitaly_K]

нет , делителя нету, т.к. детектор способен быстро реагировать на изменение разности фаз, а вот из-за того что только 4 (или5) триггеров переключаются одновременно по фронту опоры (или VCO) из 16-ти, это уменьшает выход сигнала ошибки ФД по амплитуде (мощности) по отношению к максимальному размаху, равному U питания или по отношению например к тепловым шумам.
Итого возрастание шума по сравнению с одиночным RS триггером равно 20LOG(q/R) (или м.б. (q/С) ??) . Хотя столько же было бы, если принять что эквивалентная частота сравнения уменьшилась, но при неизменной плотности мощности шума ФД.

У меня создалось такое впечатление, что Вы имеете мощный инструмент для моделирования подобных процессов и прекрасно им владеете. Не возьмёте ли Вы на себя труд промоделировать обсуждаемый пример, чтобы получить точные соотношения?
Кстати, в предыдущих картинках, полученных на Вашей модели, надо было бы, как мне кажется, уменьшить разность частот, чтобы не так сильно сглаживались «пилы» на выходе ФД. Тогда бы чётче проявились особенности сравниваемых вариантов. И ещё: откуда этот ярко-красный фон и почему он на верхней картинке как бы сплошной, а на той, которая пониже, – вроде шумовой «накладки»? Спасибо.