прецизионный усилитель, усиление синусоидального сигнала Опции

[ivanoviv]

Добрый день
Есть высокостабильный генератор синусоидального сигнала на 10 МГц амплитудой 0,5 В. Нужна амплитуда 2 В. Посоветуйте прецизионный ОУ для моих целей.

[shkal]

Нужен не прецизионный, а быстрый. Какое питание и какая нагрузка?

[Proffessor]

Есть высокостабильный генератор синусоидального сигнала на 10 МГц амплитудой 0,5 В. Нужна амплитуда 2 В. Посоветуйте прецизионный ОУ для моих целей.

Для усиления и распределения опорного синусоидального сигнала 10,24MHz я использую в серийных изделиях сдвоенные ОУ AD8056 при питании 12V по неинвертирующей схеме. Одновременно эти усилители выполняют функцию активных разветвителей сигнала на несколько направлений (потребителей), один ОУ на одно направление. Для работы ОУ на 50-омную нагрузку последовательно с выходами ОУ включены резисторы 47 ом.

Сообщение отредактировал Proffessor - Aug 8 2012, 16:12

[SmarTrunk]

Использую дешевые и доступные быстрые LMH6643. Rail-to-Rail выход, так что можно от низкого напряжения запитать. Работают на низкоомную нагрузку.

[Proffessor]

Использую дешевые и доступные быстрые LMH6643. Rail-to-Rail выход, так что можно от низкого напряжения запитать. Работают на низкоомную нагрузку.

SmarTrunk:
А как Вы прокомментируете тот факт, что у этого LMH6643 на 10MHz резко уменьшается максимальный размах напряжения на выходе при заданном уровне нелинейных искажений, тем более в режиме повторителя и на нагрузке 2ком?

Может быть у Вас с гармониками нет проблем, но находиться в режиме резкого падения как-то некомфортно.

Сообщение отредактировал Proffessor - Aug 8 2012, 16:53

[SmarTrunk]

Значит, автору темы не годится. У меня-то пониже частота, мне подходит. А в даташит я поленился залезть...

[Proffessor]

Для примера, схема ОГ 10,24MHz на четыре выхода. Здесь выходная амплитуда равна 0,7V (0.5V rms). Поднять выходное напряжение до 1.4Vrms (или 2V амплитуды) можно соответствующим изменением номиналов резисторов обратной связи ОУ.


Сообщение отредактировал Proffessor - Aug 8 2012, 17:08

[shkal]

ada4860

[rloc]

Есть высокостабильный генератор синусоидального сигнала на 10 МГц амплитудой 0,5 В. Нужна амплитуда 2 В. Посоветуйте прецизионный ОУ для моих целей.

Если речь идет о кварцевом генераторе, то применять ОУ для раздачи - не самый лучший вариант. Любой ОУ даст коэффициент шума не лучше 10дБ за счет собственных шумов и резисторов обратной связи - это приведет к росту фазовых шумов (джиттера). Для раздачи лучше использовать логические элементы из серии "Tiny Logic" или "Little Logic", а еще лучше "unbuffered" серию микросхем фирмы National, специально разработанную для кварцевых генераторов. Уровень сигнала можно регулировать напряжением питания соответсвующих буферов, а если нужен чистый синус, то поставить на выходе ФНЧ фильтры (есть готовые).

[ivanoffer]

Proffessor, а в чем смысл установки по выходу разделительного конденсатора? Такт присутствует
всегда и на частоте 10МГц он что есть, что его нет. При случайном КЗ он не спасет или я не прав?

[SmarTrunk]

Если все-таки использовать логику для раздачи тактовых сигналов, то вот тут обсуждается, как из синуса сделать КМОП:

http://electronix.ru/forum/lofiversion/index.php/t96013.html

[Proffessor]

Proffessor, а в чем смысл установки по выходу разделительного конденсатора? Такт присутствует
всегда и на частоте 10МГц он что есть, что его нет. При случайном КЗ он не спасет или я не прав?

Это стандартное решение развязки по постоянному току, прежде чем выпускать сигналы в межблочное пространство. При случайном КЗ спасут последовательные резисторы 47 ом и внутренняя защита по току ОУ.

Если речь идет о кварцевом генераторе, то применять ОУ для раздачи - не самый лучший вариант. Любой ОУ даст коэффициент шума не лучше 10дБ за счет собственных шумов и резисторов обратной связи - это приведет к росту фазовых шумов (джиттера). Для раздачи лучше использовать логические элементы из серии "Tiny Logic" или "Little Logic", а еще лучше "unbuffered" серию микросхем фирмы National, специально разработанную для кварцевых генераторов. Уровень сигнала можно регулировать напряжением питания соответсвующих буферов, а если нужен чистый синус, то поставить на выходе ФНЧ фильтры (есть готовые).

Объясните, пожалста, как может аддитивный тепловой шум превратиться в мультипликативный фазовый в линейном тракте. Если это преобразование на нелинейном элементе (например усилитель с большими искажениями), то это будет как результат перемножения сигнала на шум. Для того, чтобы аддитивный фоновый шум полностью превращался в фазовый, надо опорный сигнал вместе с шумом пропустить через идеальный нелинейный элемент (перемножитель). Грубо говоря при опорном сигнале +10dBm/Hz (на вершине спектра) и аддитивном фоновом шуме -140dBm/Hz и идеальном перемножении получим фазовый шум -150dBm/Hz. Но на самом деле ОУ очень далек от идеального нелинейного элемента, обычно у него коэффициент гармоник - доли процента. По теме преобразования шума и пересчета почитайте в соседнем разделе RF&Microwave тему " аддитивный шум в фазовый шум".
Раздачу опорного сигнала на логике удобно делать, когда исходный варцевый генератор выдает сигнал в стандарте CMOS/TTL.

Сообщение отредактировал Proffessor - Aug 9 2012, 05:16

[rloc]

Объясните, пожалста, как может аддитивный тепловой шум превратиться в мультипликативный фазовый в линейном тракте.

1) По исходным данным на входе усилителя имеем сигнал размахом 0.5 В. Наиболее вероятно нагрузка 50 Ом. Мощность сигнала на ней составит около 4 дБм.
2) Тепловой шум - широкополосный. При прохождении через усилитель он будет иметь две составляющие: одна за счет простого добавления, вторая за счет переноса усилителем с нулевой частоты. Второй составляющей попробуем пока пренебречь и считать усилитель условно линейным на рассматриваемой частоте.
3) Спектральная плотность мощности теплового шума (СПМШ) при комнатной температуре составляет -174 дБм/Гц, которую можно разбить на две составляющие: амплитудную и фазовую, с условно равными мощностями и соответственно СПМШ каждой равной -177 дБм/Гц.
4) Теоретически генератор при комнатной температуре и мощности 4 дБм может иметь на выходе относительно несущей амплитудный и фазовый шум при больших отстройках на уровне -181 дБн/Гц
5) Возьмем для примера усилитель AD8056. Он имеет при больших отстройках плотность шума 6 нВ/sqrt(Гц), абсолютное значение СПМШ на нагрузке 50 Ом составит -151 дБм/Гц или иначе можно сказать коэффициент шума равный 23 дБ (токовыми шумами в 1 нА/sqrt(Гц) можно принебречь). При добавлении резисторов обратной связи шумы только увеличатся, так например в схеме с неинвертирующим включением и делителем в обратной связи 820 Ом и 270 Ом (820||270 = 203) получим добавочные шумы на уровне 1.8 нВ/sqrt(Гц), что в данном случае значительно меньше собственных шумов усилителя и можно пока пренебречь.
6) Характер шумов на выходе AD8056 нам неизвестен, из практики можно положиться на преимущественное преобладание фазовой составляющей. Таким образом добавочный фазовый шум усилителя составит -155 дБн/Гц для сигнала 4 дБм. Для сравнения ФШ OCXO фирмы Maxic Xtal при отстройке более чем на 10 кГц составляет <-165 дБн/Гц.
7) Как будут трансформироваться фликкерные шумы усилителя в фазовые сказать сложно, нужно как минимум знать уровень интермодуляционных составляющих при выходной амплитуде 2 В. По AD8056 нашел только уровень гармонических составляющих.
8) Логические элементы можно представить в виде усилитель + ограничитель, не вижу препятствий мешающих подать на вход синус.

[shkal]

rlock, скажите, а КМОП инверторы шумят меньше. чем ОУ?

[rloc]

По моему личному опыту, шумы были на уровне -175 дБн/Гц при отстройках > 10 кГц (в какой-то из тем приводил результаты измерений). Фирма Magiс Xtal в своих генераторах MXO37/14 ставит по выходу те самые "unbuffered" элементы National (если интересно, могу позже уточнить какие), а у них шумы, на мой взгляд, одни из самых низких среди российских производителей.