Нужно генерировать гармонический сигнал, который представляет сумму следующих сигналов 2КГц, 4КГц, 8КГц, 16КГц, 32КГц, 64КГц, 128КГц.
Причем амплитуды сигналов в суммарном сигнале должны быть равными. Есть достаточно жесткие требования к интермодуляционным искажениям (менее 90Дб).
Как лучше сгенерировать?
Пока я представляю, что сделать разумную схему на аналоговых компонентах будет сложно, проще сформировать таблицу значений и синтезировать сигнал с помощью ЦАП???
Есть у кого какие соображения?

Нажмите для просмотра прикрепленного файла
....шутка...

Сложите их с такой фазой, чтобы вершины синусов совпадали. Будет веселее. Косинусы, то есть.

Не сильно красивее:
https://www.wolframalpha.com/input/?i=plot(...2x)%2Bcos(64x))

...согласен...
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Боюсь чисто ЦАП не потянет...
Как вариант генерить жменю отдельных буферизированных генераторов почищенных полосовыми фильтрами которые потом складывать. Возможно на тех же резисторах....

Частоты должны быть когерентны?
Или пойдут +/- немного?

Отчего же ЦАП не потянет? ЦАП любое тянет, а такое - легко. Топикстартер правильно мыслит, в цифре надо складывать и выдавать на ЦАП.

Я может туплю но верхняя частота сигнала 128КГц. Частота цапа >1,2MГц. На такие частоты ЦАПы не более 16 бит. Из них хотя бы один бит INL/DNL. Итого 15 бит дают как раз шумовую дорожку в районе 90 дБ и это в идеале. Который недостижим. А автору нужно 90 дБ гарантированно. Т.е. прямо в лоб задача не решается. Нужно что-то придумать.

Но не шума, а интермодуляционных искажений. Которых как раз легче получить в аналоговых нелинейных узлах, чем в цифровых и пассивных.

А если взять частоту выборок больше, то и шума можно получить меньше.

Само собой. Но чтобы увидеть интермодуляцию на -90дБ нужно иметь шум меньше этих самых 90дБ.Согласен. LTC2000 подойдёт )))))

Это да. Но если учесть, что "меньше этих самых 90дБ" - это по уровню плотности мощности, то и требования к SNR не будут забубенными.
Так что, всё равно надо смотреть именно по IMD.

Но повозиться с выбором ЦАП всё равно придётся.
Спецификаций IMD для вполне годных ЦАП на потребных ТС частотах может просто не найтись.
128КГц могут потянуть некоторые сигма-дельты, а с ними в чём-то проще, но далеко не факт, что потянут по IMD.
И т.д., и т.п.

Но в общем, вариант с ЦАП всё равно будет самым простым и наиболее оптимальным во всех отношениях.


Всё так, но таки уточню момент. При переходе в частотную область дорожка будет ниже -90дБ на 20log(sqrt(BW))

Вот тут я не очень понял идею. По сути требуется получить спектр с 7 палками где любые гармоники находятся ниже на 90дБ от уровня основных частот. И чисто формально мы не можем отличить что именно мы видим гармонику вызванную интермодуляцией или шум любой природы. Т.е. шум+интермодуляция <=90дБ
Или я чего то недопонимаю?



Почему? Пдобный эффект я знаю у FFT но там влияет длинна выборки. А это что за эффект?

И в какой области указан шум АЦП до перехода в частотную?

Да, в идеале имеем 7 частот, при преобразовании в частотную область получаем 7 "палок" и кучу "палок" интермодов. Шумы преобразования ниже уровня 90 Дб в этой полосе получить не сложно. Вот интермодуляция может попортить нервы.
Пока положил глаз на LTC1668. В задумчивости.

Дык, всё правильно, это оно и есть. Т.е., БПФ переводит сигнал из временной области в частотную.
А шумовая дорожка превращается в дорожку плотности мощности шума (формулу ширины дорожки навскидку не вспомню).

SNR для АЦП/ЦАП всегда указывается как отношение действующих значений (для сигнала это 0.7* (Vmax-Vmin)/2).
Средняя плотность мощности шума для АЦП/ЦАП - действующее значение шума, поделённое на корень из полосы (половина частоты выборки).

Т.о., если тот же синус трудно увидеть на фоне шума во временной области, он может спокойно выпирать весьма заметной палкой в частотной.
Попадалось мне требование распознаваемости сигнала как 6дБ превышения над средним уровнем плотности мощности шума.
Так что, специфицировать 90дБ интермодуляции для АЦП с 90дБ сигнал-шума не так уж и бессмысленно.

И кстати, улучшение SNR АЦП оверсамплингом с последующим сужением полосы фильтрацией и одновременным прореживанием как раз из той же оперы.



А откуда взялось требование 90дБ для IMD?
Требование действительно неприятное, и может статься, что искусственно задрано.

Датчик представляет собой нелинейную индуктивность. Подаем на датчик смесь сигналов. При анализе интермодуляционных искажений получаем дополнительную, необходимую нам информацию об изменении состоянии системы.

Посмотрите на PCM5102. Там будут проблемы со стабильностью амплитуды долговременной и в зависимости от температуры, но с IMD все должно быть хорошо. И с ним определенно будет проще, чем с кучей генераторов и их выравниванием по амплитуде.

задача наводит на мысли о петлевых резонаторах, или ФАПЧ. но видимо придется делать петли высокого порядка с ФНЧ от резонансов выше 2ω.
хотя наверное в петлю оно и пойдет, лезерную. задача похожа на генерацию опорной гребенки в лазерном газоанализаторе....

Да, PCM5102A - хороший вариант.

Конечно, гарантий по IMD для озвученных частот никаких нет, но шансы не нулевые. Я бы сам скорее на нём и остановился бы.
Если сравнивать с каким-нибудь аналогичным сигма-дельта в отсутствии спеков, PCM как-то предпочтительней выглядит.
А встроенные интерполяционные фильтры всё сильно упрощают.



Понял. Но тогда тем более, интересовать Вас должна именно частотная область.
И важнее чистая, без "плюх" дорожка в спектре, нежели интегральный SNR.
М.б. даже стоит пожертвовать SNR, но найти что-нить специфицированное по IMD.
Таки с аудио ЦАПами и им подобными риски имеются. Даже при том, что SNR и THD у них хороши, а цены не слишком высокие.
А вот спеки на IMD у них в принципе попалаются редко, да и частоты в спеках обычно не те. Даже THD обычно дают для 1 КГц.

В смысле хороший? Там максимальная частота 384 кГц. Т.е. запас по частоте всего то в полтора раза. По моему маловато.

Внутре ея неонка... В смысле, интерполяционные фильтры с частотой на выходе 8х.
Т.е., при 384 кГц на входе, ЦАП может "рубить" по выходу примерно на 3МГц, но сигналы так и останутся в полосе до 192кГц.

А вот без фильтров был бы полный привет, это да.

Но Тексас говорит, что не рекомендует для новых разработок.
Посмотрел поставщиков. На складах их еще МНОГО-ГО. Итого - пробую!
Заказал 5 шт. Будем пытать параллельно PCM5201 и LT1668. Отчитаюсь по результатам.
Спасибо!

Э-э, а кто-то задумывался об уровне спур при способе реализации генератора с помощью ЦАП? Обязательно надо учесть не только шумы, но и спуры!

Не понятно, в чём смысл темы. Типа, на фоне терзания смутными сомнениями, запрос у общественности подтверждения правильности выбора какого-то там ЦАП?

Или же, если она в разделе таки аналоговой техники, как решить задачу сугубо аналоговой схемотехникой.

Надеялся, что опытные товарищи скажут:"Не страдай фигней. МК/ЦСП + генератор такта приличный +ЦАП+ программа+ питание для ЦАП-а, генератора приличные. Давай тут 4-5 корпусов счетверенных ОУ поставим и все будет просто и со вкусом!" У самого такого опыта не было.
Не случилось. Придется лезть в цифру.

Да задача уже с конца выглядит стрёмно — некий усилитель загнали в недокументированный запредельный режим, чтобы использовать его как детектор неких немного выше рабочих и немного ниже рабочих частот. На измерительный прибор не смахивает даже отдалённо.

ну, перегруженный усилитель на ВЧ вроде часто используется для извлечения устойчивой несущей. я не говорю что это лучшее решение, но простое.

...не, не тот девайс запостил

ТИ не рекомендует без буквы A.



Ну, для исходной постановки задачи, вопрос правильности выбора какого-то там ЦАП далеко не банален.
Частоты и требования вываливаются из типичных классов задач. Поэтому и спеков потребных не найти.
Вот тут уже и спуры вспомнили. И далеко не факт, что на выходе того же PCM5102A не придётся городить фильтр несколько посложнее R-C.
И т.д., и т.п. Моментов неприятных много.

А решают задачу "сугубо аналоговой схемотехникой" пускай мазохисты.

П.С. И да, правильность постановки задачи - вопрос вполне законный, но таки отдельный. Я его всегда учитываю.
Принципиальных проблем там пока не видно. Потому и речь об исходной постановке задачи.



В то время, когда такого опыта можно было набраться, 90дБ по IMD на таких или близких частотах даже в голову не могло прийти.
Ну а потом появилась крутая цифра...

Нет, в данном случае борьба со спурами проще и логичнее, чем фильтрация.
Просто частота ЦАП должна быть как можно выше и делиться всеми семью частотами до целых чисел, что в данном случае выполнимо.
Но обязательно нужна очень чистая опора, желательно отдельная от цифры персонально для ЦАП.
Ну и смоделировать уровень спур квантования перед тем, как начать что-то делать не помешает.

Ну, в данном случае это почти аудио диапазон, и ЦАПы рассматривались из той же области.
Если требуемый джиттер обеспечивается, проблем в этой части быть не должно.
Разве что только то, от чего не избавиться в принципе, из-за свойств самого чипа.
Будет ли оно специфицировано для конкретного устройства или нет - это как повезёт.
И вот тут-то как раз можно нарваться. Но скорее первыми выползут проблемы именно с IMD.

Но то, что с клоком и всякой дрянью на него влияющей надо быть весьма аккуратным, это да.
Даже для PCM5102A, у которого на борту High-Performance Audio PLL.

Я не только о джиттере (то есть - о ФШ), а о мусоре опоры говорю, типа субгармоник и спур.
Да, это низкая частота, поэтому нужен прямой кварцевый генератор без каких-либо преобразований.
Т.е., если подходит частота 4.096...8.192...16.384... или 32.768 МГц после моделирования спур квантования,
то надо искать именно такой кварц или кварцевый генератор, что порою не совсем удобно разработчику.
Если же уйти от целочисленно кратной частоты, то понадобится механизм DDS, который не всегда удобен.

Автор мазохистским способом получает нужные частоты путём суммирования других, после чего некоей схемой, рассчитанной для работы заведомо не на этих частотах, "измеряет" параметры обыкновенной RLC-цепи.

Не стоит искать чёрную кошку там, где её в принципе быть не может, и отродясь никто не видал.
Даже SFR хуже 100...110дБ для девайса с 90дБ по SNR можно считать нонсенсом. А ничего другого там и не будет. Не считая IMD и обычной нелинейки. С воё время я покувыркался с этим аудио классом. Если и выползала какая-нибудь дурь, то на самых дешёвых кодеках в самых дешёвых китайских платах, да и то, скорее по питанию.

Кратность сигнала клоку для аудио класса и тому подобного (128кГц недалеко ушло) в принципе бессмысленна, разве что для конкретной задачки и чисто для удобства. Посчитать несколько синусов за 3 мкс - "то не е проблэма". Но не считать удобней, это да.



Ну, мне думается, что Вы как-то странно переформулировали задачу. "Нужные частоты путём суммирования" он может и не получить. Или получить всё-ничего. Дипендс он.

Другой вопрос, мне и самому любопытно, зафига ТС хочет измерять IMD после какой-то "RLC-цепи", да на таких частотах?

Ну-ну. Вы пишИте, пишИте - у вас неплохо получается. Главное, чтобы ТС ваши вердикты эксперта всерьёз не воспринимал...

...Конечно же смоделировать выходной спектр ЗЧ-УЗЧ гораздо сложнее, чем разгрести последствия недальновидной схемотехники

А Вы вообще работали с аудио АЦП и ЦАП от 90дБ и лучше по SNR?
Приключений с ними огрести конечно можно, и сделать это очень легко, но преимущественно по другим причинам.

Лично мне удавалось из них выжимать все паспортные значения.
При этом, частотная область контролировалась по-умолчанию. Наши задачи в принципе подразумевали работу именно со спектрами. Любая дурь вылезла бы при проверке приборов. Но в любом случае, SFR хуже 100дБ у меня не получался.

П.С. И да, максимальная рабочая полоса была не выше 50кГц. Обычно - чуть ниже аудио. Все клоки кратные, от одного приличного источника с потребным джиттером. Где там может может быть недальновидность, убей не пойму.

Любая реальная индуктивность это RLC, только у автора она ещё и умеет создавать интермодуляционные искажения, и он их умеет как-то измерять.

Ну, реальная индуктивность на таких частотах как правило имеет сердечник и бывает сильно нелинейной...
Вас же не удивляет диодный смеситель, с помощью которого получают в том числе и разностную составляющую?

Схему измерения ТС не озвучивал. Но скорее всего, будет смотреть на выходе измерительной цепи каким-нить спектроанализатором.

И что-то он там увидит, но что и зачем - пока для меня дело тёмное.
М.б. дисер человек пишет, а Вы ругаетесь.

Да, это естественно.
Но это если индуктивность саму по себе, как коня в вакууме расматривать. У меня же рядом с этой индуктивностью..... И вот свойства того, что рядом я и пытаюсь отслеживать не только по интермодуляциям. Интермодуляции это небольшой привесок к другим данным, получаемым с индуктивности, вот этот привесок и хочется использовать с пользой.

Т.е., в цепи с нелинейным элементом Вы хотите использовать интемоды, собственно получаемые на этом нелинейном элементе, для получения информации о каких-то других элементах?

Если это так, то я теперь лучше понимаю Plain, нежели Вас.
Судя по всему, какая-то дискуссия между вами уже была. Я просто не в курсе.
А я то думал, что Вы собираетесь получить какую-то информацию о собственно нелинейном элементе...

На мой взгляд, как-то это всё сомнительно. Ловить что-то при озвученных уровнях IMD для сигнала генератора ...
Ну да ладно, дело хозяйское. Но имейте ввиду, чтобы гарантированно и чисто получить те самые 90дБ на чём бы то ни было, времени и сил придётся потратить немало, т.к. задача вываливается из типовых. Да и для типовых это тоже далеко не так просто. Оно точно того стоит? Или м.б. стоит посмотреть решение попроще и понадёжней?

Ладно, чтобы упростить вам размышления. Это детектор неоднородностей грунта. В этой области выжали из физики процесса почти все, что можно. Но в коммерческое использование многие принципы не пошли, потому как дорого в ширпотреб ставить. Я же делаю не ширпотреб, а под заказ. Потому любая дополнительная информация об изменениях свойств грунта под датчиком будет не лишней. Это плюс к чувствительности системы. И все равно каких усилий это будет стоить.

Это уже называется трансформатором. Оттого, от неназывания вещей своими именами, и решение задачи негодное. Скорее всего, речь о том, что во вторичной цепи есть некий частотозависимый компонент, который элементарно было бы обмерить как ФЧХ качающейся частотой (т.е. одной и примитивной, а не аж калиброванным замесом из семи).

А интермодуляционные искажения наступают только тогда, когда техника выходит из расчётного строго линейного режима вследствие перегрузки амплитудой сигнала, т.е. в данном случае, как если бы частотозависимая вторичка шунтировала бы первичку, работающую на пределе индукции для данного магнитопровода, т.е. это практически описание такого антиквариата, как магнитный усилитель.

Работал, они 24-разрядные. Хотите сказать, что они такие же для ультразвука с границею спекта 254 кГц?
По Найквисту это не меньше 1024 кГц с учётом антиалиасингового фильтра и пары-тройки ФНЧ (до -90 дБ).
Такая тактовая доступна только для 16-20-разрядных ЦАПов при "честных" 12-15 разрядах на выходе.
И Вы хотите сказать, что при такой тактовой частоте спуры квантования будут гарантированно ниже 90 дБ?


А вот с этого и надо было начинать! ©
Как альтернативный вариант: Можно продумать вариант суммирования синусов прямо на излучателе, как в первых постах, но несколько иначе.
Опора - 128 кГц. Далее - делим+фильтруем, делим+фильтруем, ... делим+фильтруем. Калибруем весовые еоэффициенты по датчику ОС.