Синтезаторы частот. От концепции к продукту., Ищу книгу, Frequency Synthesizers: Concept to Product Опции

[Cach]

Так хотелось бы сравнить шумы при одинаковых тактовых. Тут дело начало двигаться в сторону создания собственного чипа синтезатора со всемт желаемыми свистелками и прочими фичами. И надо правильно выбрать проектную норму техпроцесса, в том числе и по ФШ. Чтобы и не сильно дорого было, и частоты граничные не слишком низкие. И величина ФШ нормированная на тактовую частоту- один из критериев выбора будет.

В статье на с. 95-98 сравнивают две микросхемы DDS при одном клоке. Меня интересует отстройка 10 кГц. Я вижу, что при одном и том же клоке и приблизительно одинаковых выходных частотах (22,5 МГц и 25 МГц) микросхемы имеют следующие значения шумов: -148..-149 у AD9854 и -151..-152 у AD9912.

Сообщение отредактировал Cach - Sep 5 2017, 02:17

[VCO]

Тут дело начало двигаться в сторону создания собственного чипа синтезатора со всемт желаемыми свистелками и прочими фичами.

Круто, конечно, а смысл есть? Разве вариант FPGA+DAC уступит собственному чипу? Свистелки и сопелки в него какие угодно влезут.

[khach]

Круто, конечно, а смысл есть? Разве вариант FPGA+DAC уступит собственному чипу? Свистелки и сопелки в него какие угодно влезут.

Причин несколько. Научится работать с разводчиками топологий ИС, научить их и самим научиться разводке малошумящих РЧ блоков. В чипе будет синетзатор с VCO по типу ADF, но с таблицей калибровок прогружаемой автоматом при смене частот для быстрого свипа, несколько петль ФАПЧ с ЧФД полностью диффернециальными. Ядро ДДС, узел выравнивания разности фаз между каналами ( петля типа DLL c регулируемым фазовым сдвигом) ну и по -мелочи.
Выигрыш планируется в габаритах, потреблении. Гарантированно при разводке будет война с кросс- помехами между узлами на чипе.
Что из этого получится- пока хз, это студенческий грант.

[Шаманъ]

Может кому пригодится. Присмотрел недорогие малошумящие стабилизаторы - LP5907, ну не так, чтобы ultra low noise, но судя по датащиту они реально шумят поменьше обычных.

Приехали на днях, померял, что получается (я люблю все проверить ). А получается весьма неплохо - в сравнении с LP2985 на частоте 1кГц шума меньше где-то на 15дБ, а на 10кГц где-то на 20дБ. Для многих применений можно будет заменить стабилизатор+фильтр одним стабилизатором, что очень хорошо с точки зрения габаритов, ну и цена радует:


С датащитом совпало практически идеально

[Cach]

Для тех, кто интересовался ADPLL. ЧФД у них шумный, поэтому петлю берут узкую-от долей Гц до единиц кГц и применяют для очистки джиттера. На рис. грязный сигнал на входе (100 МГц) и выходе (625 МГц LVPECL) силабовского чипа.

[Chenakin]

По семинару 28 июля Питер и 2 августа Москва. Семинар бесспорно прошел продуктивно и интересно.

Спасибо, Алексей! Также хочу поблагодарить всех, кто нашел время и возможность посетить семинар. PPT презентацию семинара можно скачать здесь:
http://www.radiocomp.ru/joom/index.php/ru/...nakina-v-moskve
Другие материалы:
www.alsynt.com
Связаться со мной (всегда буду рад ответить):
achenakin@hotmail.com

Вспоминается изложенная на форуме идея Ченакина Александра обхода известной формулы ухудшения фазовых шумов 20lgN с увеличением частоты именно за счет смесителей...

Нет, не за счет смесителей, а за счет увеличения числа некоррелированных источников (например, КГ). А смеситель… что смеситель, что умножитель – та же пара диодов с трансформатором (балуном) и, соответственно, та же функция.

Получается, что при сложении в смесителе, например, двух когерентных сигналов LO и RF с одинаковыми частотами и уровнями СПМФШ на выходе смесителя происходит увеличение фазовых шумов на 6 дБ, если сигналы некогерентные (их шумы некоррелированны), то на 3 дБ. Все-таки интересует, как на практике можно обойти закон 20lgN при единой опоре в генераторе/синтезаторе? Для этого нужно сделать из одного источника частоты несколько некоррелированных сигналов и затем их складывать на смесителе. Как их сделать некоррелированными? Поставить линии задержки?

Этот вопрос уже поднимался (и не раз). Вот он, вечный двигатель:
https://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...t&p=1211901

Премия (морально-поощрительная) всё ещё остается не востребованой:

Возвращаясь к вопросу абсурдных идей. Объявил я тут у себя в шутку что-то типа конкурса на разработку практического (i.e. километровый кабель не предлагать) устройства под условным названием ”декоррелятор.” Вход 100 МГц, проходя сие устройство, разветвляется на два выхода, которые становятся некоррелированными (т.е. два этих сигнала можно будет пустить на смеситель и получить 200 МГц с ухудшением шумов на 3 дБ. Ну а дальше уже можно будет поделить на 2, опустить шумы на 6 дБ, т.е. вернуться обратно на сотку, но уже с шумами на 3 дБ ниже, запустить на следующий декоррелятор и т.д. – такой своеобразный вечный двигатель). Заявки всё ещё принимаются .

Все это уже обсуждалось, правда, что-то найти в этой теме практически невозможно (я иногда делаю себе закладки). Тема стала площадкой для обсуждения синтезаторной тематики, все уже друг друга хорошо знают, и кто чего стОит. Вы Cach – приятное исключение – луч света в темном царстве, так что выходите из тени .

Каждые 3 дБ выигрыша (теоретически) требуют удвоение числа компонентов - такие вот получаются шахматы

Это - шашки.

Нет, это все-таки шахматы. Тут ноги растут с того же семинара – байка про изобретателя шахмат, который в качестве награды попросил положить одно зернышко на первую клетку шахматной доски, два на вторую, четыре на третью и т.д. Смысл в том, что функция 2^n сильно быстро растет. Никаких КГ не напасешься…

Тут дать бы ладу освоить ДР и хотя бы до -120 дотянуться. Пока даже это не получается. С ДНЗ таких ФШ добиться не получается.

Да ладно скромничать. До -120 (на 10 ГГц, как я понимаю) на чем угодно можно дотянуться. А нужно сильно лучше, берете шахматы наоборот (x2 x2 x2…) – теперь уже хорошо, что частота растет быстро на копеечных элементах без всяких подстроек.

Сообщение отредактировал Chenakin - Sep 9 2017, 05:11

[VCO]

Нет, это все-таки шахматы. Тут ноги растут с того же семинара – байка про изобретателя шахмат, который в качестве награды попросил положить одно зернышко на первую клетку шахматной доски, два на вторую, четыре на третью и т.д. Смысл в том, что функция 2^n сильно быстро растет. Никаких КГ не напасешься…

ЗдОрово Согласен, это - шахматы.

Да ладно скромничать. До -120 (на 10 ГГц, как я понимаю) на чем угодно можно дотянуться. А нужно сильно лучше, берете шахматы наоборот (x2 x2 x2…) – теперь уже хорошо, что частота растет быстро на копеечных элементах без всяких подстроек.

Да запретили мне все ваши очень толковые идеи, навязали бестолковые.
Через неделю ухожу в отпуск и ищу новую работу с новой специальностью.
Купил себе хороший 4K-монитор, буду изучать современные технологии программирования.
Очень рад, что Вы не сдаётесь, удачи Вам с вашими новыми проектами

[Cach]

Все это уже обсуждалось, правда, что-то найти в этой теме практически невозможно (я иногда делаю себе закладки). Тема стала площадкой для обсуждения синтезаторной тематики, все уже друг друга хорошо знают, и кто чего стОит. Вы Cach – приятное исключение – луч света в темном царстве, так что выходите из тени .

Тема настолько большая, что найти ответ на интересующий вопрос сложно. Спасибо Вам, Александр, за ссылки. Сам я занимаюсь несколькими направлениями, но "синтезаторостроение" вызывает особый интерес.

[Cach]

Возвращаясь к вопросу абсурдных идей. Объявил я тут у себя в шутку что-то типа конкурса на разработку практического (i.e. километровый кабель не предлагать) устройства под условным названием ”декоррелятор.” Вход 100 МГц, проходя сие устройство, разветвляется на два выхода, которые становятся некоррелированными (т.е. два этих сигнала можно будет пустить на смеситель и получить 200 МГц с ухудшением шумов на 3 дБ. Ну а дальше уже можно будет поделить на 2, опустить шумы на 6 дБ, т.е. вернуться обратно на сотку, но уже с шумами на 3 дБ ниже, запустить на следующий декоррелятор и т.д. – такой своеобразный вечный двигатель). Заявки всё ещё принимаются .

Вместо километрового кабеля можно применить что-то типа такого: http://micro.apitech.com/pdf/delay-lines/BAW-delay-line.pdf или http://www.teledynemicrowave.com/baw-devices-delay-lines. А какой делитель частоты будет поддерживать шумы менее -170..-180 дБн/Гц? Может быть лучше в шахматы до 10 ГГц, где n-е количество генераторов заменят декорреляторы в виде линий задержки (а как еще по-другому)?

Сообщение отредактировал Cach - Sep 11 2017, 08:59

[Chenakin]

Через неделю ухожу в отпуск и ищу новую работу с новой специальностью.
…
Очень рад, что Вы не сдаётесь, удачи Вам с вашими новыми проектами

Лучше не делать резких шагов, кто его знает, как оно там. Вам также удачи, и, надеюсь, ещё не последний раз здесь.

А какой делитель частоты будет поддерживать шумы менее -170..-180 дБн/Гц

Регенеративный… может быть:

 RegDividers_Hati.pdf ( 1.27 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 73

 RegDividers_Rubiola.PDF ( 2.8 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 74

Вместо километрового кабеля можно применить что-то типа такого:

Как по мне, так чудес не бывает. Если Вы найдете ПАВ с такой-то задержкой, то, наверное, Вы найдет ПАВ (кварц), который будет просто отфильтровывать (подавлять) шумы ниже 1 МГц (100 кГц и т.д.). Это всё равно, что работать в частотной, либо временной области. Так что, задерживай, не задерживай…

Может быть лучше в шахматы до 10 ГГц, где n-е количество генераторов заменят декорреляторы в виде линий задержки (а как еще по-другому)?

Да, лучше в шахматы до 10 ГГц, но, всё-таки, суммируя некоррелированные источники. Это больше игра ума, чем практический пример. В этом плане предлагаю решить такие, вот, ”задачки Ченакина,” которые я у себя иногда запускаю (что-то уже тут, наверное, было, но можно и вспомнить):

1. Некоррелированные источники
Сколько нужно кварцевых генераторов с шумами -176 дБн/Гц на 100 МГц, чтобы получить шумы -164 дБн/Гц на 1.6 ГГц?

2. Левый спур
Имеется сигнал 80 МГц с -30 дБн спуром слева, отстоящим на 1 МГц:

 Left_Spur.pdf ( 14.21 килобайт ) Кол-во скачиваний: 65

Сигнал подается на делитель на 100. Что мы увидим на выходе?

3. Дробный умножитель
Как проще (практически) умножить сигнал на 3/2? А с наименьшими шумами?

4. Имеется такая схема:

Используется цифровой делитель и детектор (возможно, их комбинация – весьма практический пример типа ADF41XX) с шумами -140 дБн/Гц (весьма реалистично). Предположим, что наш сигнал опоры м подставки имеет намного меньшие шумы (тоже реалистично, да?). Как уменьшить шумы делителя/детектора на 6 дБ (используя ту же микросхему)?

5. Малошумящий DDS
Строим DDS на ЦАП с шумами, скажем, -150 дБн/Гц. Как можно улучшить шумы DDS на 6 дБ, оставаясь на той же частоте? Нарисуйте структурную схему (задача имеет много решений).

При желании можно продолжить. Ещё задачки, кто подбросит?

Сообщение отредактировал Chenakin - Sep 16 2017, 22:08

[rloc]

Может кому пригодится. Присмотрел недорогие малошумящие стабилизаторы - LP5907, ну не так, чтобы ultra low noise, но судя по датащиту они реально шумят поменьше обычных.

А можно ли за этот бюджет и в тех же размерах придумать что-то более малошумящее?

Для тех, кто интересовался ADPLL. ЧФД у них шумный, поэтому петлю берут узкую-от долей Гц до единиц кГц и применяют для очистки джиттера. На рис. грязный сигнал на входе (100 МГц) и выходе (625 МГц LVPECL) силабовского чипа.

У них вроде две петли было, могу детальнее поискать структурную схему. Прикладываю свои измерения 7-летней давности. Спуры у них очень высокие в сочетании с низкой скоростью перестройки, сложно использовать.

Этот вопрос уже поднимался (и не раз). Вот он, вечный двигатель:

Как вспомню, неловко за некоторые свои размышления становится.

но "синтезаторостроение" вызывает особый интерес.

Да, что-то в этом есть, своего рода пик схемотехники, когда во всей схеме не должно быть слабых звеньев, от структуры и схемотехники до ЭМС и конструкции.

Регенеративный… может быть:

Не пробовали?

Ещё задачки, кто подбросит?

По поводу шахмат. Заметил, что мы очень мало внимания уделяем схемотехнике, больше полагаемся на готовые кубики. Может разбавим нашу тему "забавной схемотехникой"? Какими-нибудь совсем простыми задачками, доступными и понятными всем. Обязательно простыми, потому что только так работает.

Например, возьмем избитую тему малошумящих LDO. В свое время был воодушевлен на решение проблем в этой области вместе с Advantex (обязательно заеду) со схожим вариантом решения. В QS, чего уж таить, использована схемотехника аналогичная MAXIM. Analog Devices выпустила нам в помощь серию специальных ультра-малошумящих LDO ADM715x. Но так ли все гладко в этой области? Напишите, какие минусы на ваш взгляд присущи микросхемам ADM715x, без оглядки на нужно/ненужно по шумам?
И сразу, опережая ответы, задачка. Возьмем за основу классическую схему Видлара 1971 года. Можно ли ее изменить так, чтобы превратить в регулируемый источник напряжения до 200 мА, не добавляя усилителей и сохраняя первоначальную простоту, применительно к нашей теме СВЧ, т.е. не обращая внимания на точность температурной стабилизации и коэффициент стабилизации?


P.S. Если понравится тема задачек, продолжим в разных сферах: умножителей, делителей, усилителей, ФД, ГУН-ов и т.д.
P.P.S. Старт-ап схемы в AWR13  Widlar_LDO.zip ( 17.07 килобайт ) Кол-во скачиваний: 18

[VCO]

Лучше не делать резких шагов, кто его знает, как оно там. Вам также удачи, и, надеюсь, ещё не последний раз здесь.

Oo))) Александр, пока я торчал в своей конторке, Вы уже пару сменили, причём, вполне успешно.

[Chenakin]

По поводу шахмат. Заметил, что мы очень мало внимания уделяем схемотехнике, больше полагаемся на готовые кубики. Может разбавим нашу тему "забавной схемотехникой"? Какими-нибудь совсем простыми задачками, доступными и понятными всем. Обязательно простыми, потому что только так работает.

Хорошая идея, только будет ли кто-то делиться схемами?

Например, возьмем избитую тему малошумящих LDO…

Поддержу начинание. Помимо шумов нужно ещё подавлять помехи по питанию (например, от импульсных источников). Здесь может хорошо работать такая схема:

 BP.pdf ( 15 килобайт ) Кол-во скачиваний: 127

Операционник выбирают исходя из малых шумов и хорошего подавления помех питания в широкой полосе - например, тот же OPA211. Транзистор – лучше составной типа NZT660A. Напряжение берется с опорного источника, дополнительно фильтруется, а дальше уже все делает операционник. Думаю, все остальное достаточно прозрачно.

[rloc]

Хорошая идея, только будет ли кто-то делиться схемами?

Кто много вопросов задает, тот и первый.

Помимо шумов нужно ещё подавлять помехи по питанию (например, от импульсных источников).

Безусловно важный параметр, поэтому внес коррективы в схему на BJT с добавлением одного транзистора и увеличением КУ, а следовательно и повышением режекции пульсаций питания. По сравнению с классическим Видларом, резистор R4 позволяет регулировать выходное напряжение в больших пределах, при одновременной небольшой коррекции R2 для сохранения термостабильности.



Очевидными плюсами такой схемы являются:
1. Хорошая режекция пульсаций питания, при том что в схеме нет фильтрующих звеньев (впрочем никто не мешает добавить, и такие варианты возможны, чтобы отмести всякие сомнения).
2. Возможность применения малошумящих транзисторов с большой площадью кристалла (относительно ИМС) и низким фликкером, с фильтрацией которого всегда много проблем. Особенно актуально для ГК диапазона 10 МГц.
3. Выбор рабочих точек транзисторов, чтобы меньше тепловых шумов резисторов трансформировалось на выход LDO. Во многих случаях можно обойтись без больших фильтрующих конденсаторов.
4. Низкая цена.

Красиво?

Операционник выбирают исходя из малых шумов и хорошего подавления помех питания в широкой полосе - например, тот же OPA211. Транзистор – лучше составной типа NZT660A. Напряжение берется с опорного источника, дополнительно фильтруется, а дальше уже все делает операционник. Думаю, все остальное достаточно прозрачно.

Действительно хорошая схема. Вопрос в цене, хороший операционник и ИОН обойдутся недешево. И от фликкера на низких частотах не избавиться, обычно ИОНы сильно шумят, никак не достучаться до производителей, чтобы они бандгап делали по площади таким же, как выходной транзистор.

P.S. Как-то мне задали вопрос: могут ли DC-DC источники быть с низкими шумами? Что вы думаете?

[VCO]

Александр Ченакин, я был очень рад общению с Вами. Вы точно на своём месте, я - точно не на своём.
Спасибо за моральную поддержку, но она неуместна в данном случае.
Бывает так, что хороший совет хуже плохого...