Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Особенности применения Rail-to-Rail ОУ в цепи ФНЧ синтезаторов с ФАПЧ
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Аналоговая и цифровая техника, прикладная электроника > Rf & Microwave Design
VCO
Здравствуйте, возникла простенькая, на первый взгляд, прикладная задача – заменить обычные сверхмалошумящие ОУ AD797B на R2R LT1677 с целью устранения отрицательного канала питания и расширения рабочего диапазона ГУНа DCRO250300-10 вверх до 3 ГГц.
Задача была “успешно” выполнена ровно год назад, а теперь обернулась новой проблемой: в радиокомплексе вовремя включения всей аппаратуры, в т.ч. ГОЧ, синтезатора, устройства, управляющего синтезатором, и блока питания наблюдается устойчивый латчинг (защёлкивание) петли ФАПЧ в положение максимальной частоты (я назвал это апсет/upset), из которого синтезатор выводится лишь снятием и повторной подачей питания. При этом захвата частоты нет, на управление схема ФАПЧ не реагирует.
Грешу на операционник, который микросхема PE3336 не может вывести из режима защёлкивания всвязи с высоким напряжением питания первого (20В). Кто-нибудь сталкивался с подобным явлением на практике? В чём может быть дело?
Предполагаю, что решение проблемы носит слишком узкоспециализированный характер, поэтому хотел бы обсудить общие особенности применения Rail-to-Rail ОУ в цепи ФНЧ синтезаторов с ФАПЧ. Очень надеюсь на разъяснение и просветление сомнительных моментов, заранее благодарен!
ledum
У нас защелкивалась AD820 с ADF4113 - проглючали при проектировании - посадили ножку на корпус, пришлось на ножку ОУ давать небольшое смещение с делителя, а потом и вовсе поменяли тип включения ОУ и закон управления в ФАПе, благо ADF-ка это позволяет. Но у Вас все ИМХО хуже - особо со схемотехникой не поиграешь, но все-таки нужно видеть схему конкретого фильтра, хотя бы без номиналов.
Dr.Drew
Вот схема петли. ОУ без разницы какой: простой или R2R. Положительный вход ОУ подключается к Vr. По незнанию можно его заземлить и получить неприятности. Заземление этого входа заставляет работать токовый ключ на нулевом напряжении на его выходе. В таких условиях появляется сильный дисбаланс плеч ключа вплоть до неработоспособности одного из них. Разумеется вторым плечом ГУН может закинуть куда-нибудь на край диапазона. Особенно сильный перекос плеч возникает при малых сопротивлениях Rset. Я однажды специально промерял токовый ключ ADF4153 на разных напряжениях управления и выходных токах. Получил кучу данных и могу выложить картинки по характеристикам тока стока-истока.
В книжке PLL Perfomance, Simulation and Design автор разъясняет этот вопрос и говорит, что положительный вход ОУ цепляется на половину питания ключа и будет счастье.
VCO
Цитата(ledum @ Apr 7 2010, 23:54) *
Но у Вас все ИМХО хуже - особо со схемотехникой не поиграешь, но все-таки нужно видеть схему конкретого фильтра, хотя бы без номиналов.

Схема синтезатора разрабатывалась более 3-х лет назад при абсолютном отсутствии каких-либо знаний в теории и практике ФАПЧ, а схема контура ФАПЧ тупо передиралась отсюда Нажмите для просмотра прикрепленного файла Всё сразу заработало, но отрицательный канал питания я формировал емкостным DC-DC преобразователем типа charge pump. Далее, 1.5 года назад, возникли проблемы с помехами от него (до этого их просто не замечали), а диапазон потребовалось расширить под новый ГУН. Возможности повысить напряжение питания не было, поэтому пришлось заменить ОУ. При этом минус питания приведенной схемы был посажен на землю. Вся скверность ситуации оказалась в том, что после доработки синтезатор заработал вполне удовлетворительно, в т.ч. в камере тепла-холода и на объекте, а проблемы вылезли на испытаниях. При этом их можно решить косвенными методами (вкл-выкл-вкл синтезатора, задержкой включения ГОЧ, резким последовательным включением питания модулей через ключи). Но хотелось бы знать причину прокола, а главное - ошибки такого перехода. Одна видна явно: входная RCR-цепочка ОУ в схеме фильтра подвязана к земле, хотя теперь по логике должна быть подвязана к какому-то базовому напряжению смещения. Но я пока не вижу в этом проблем, ведь она работает по переменной составляющей, для неё напряжение смещения не критично.
тау
Цитата
Одна видна явно: входная RCR-цепочка ОУ в схеме фильтра подвязана к земле, хотя теперь по логике должна быть подвязана к какому-то базовому напряжению смещения.
нет, потенциал подвязан на 3 вольта питания Vdd
микросхема PE3336 имеет не токовый выход, и низкоомный с логическими уровнями амплитудой примерно 3 вольта . Среднее установившееся напряжение в режиме захвата на входах ОУ будет примерно 3 Вольта , и в районе этого напряжения каждый из выходов ф.детектора "опускает " потенциал соответствующего выхода детектора короткими импульсами фазовой ошибки . Вроде так по функционалу. А ОУ LT1677 боится большого входного тока через входы , когда напряжение питания ОУ низкое (10 mА макс) на старте . Наверное у Вас качественный ФНЧ по питанию и слишком медленно подается питание на ОУ, а 3 Вольта питания ФАПЧ уже есть и PE3336 (навскидку) при низкоомных входных цепях может вдуть прилично тока на вход ОУ. Вероятно это может быть причиной "защелкивания" каких-либо тиристорных паразитных структур внутри ОУ.

Никаких причин применения ОУ с сверхмалыми входными токами в фильтре не вижу. Выход ФД - не зарядовый насос.
в этих условиях я поставил бы типа OPA211 , у которого R-R по выходу , но без чудачеств входной схемы. Кстати можете сейчас попробовать заменить , по пинам совместимы.
Также поставил бы Шоттки диод между +VDD PE3336 (анод) и плюсом питания питания ОУ (катод) для смягчения переходного процесса включения питания.
ledum
Ох и не нравится такой выход фазового детектора. Моторолы делали сразу оба и перекачку заряда и такой.
Можно попробовать, как в Орионе - свой чарчпамп от 20В (там 8В) с пассивным фильтром, правда работать будет где-то до 10МГц.
Так и не нашел старую схему с триггерной возможностью, а сейчас, как привел Dr.Drew - с половиной питания синтеза на неинвертирующем входе AD820
VCO
Цитата(ledum @ Apr 9 2010, 12:37) *
Ох и не нравится такой выход фазового детектора.

У Всех прошу big PARDON for my desinformation! Только вчера вскрыл синтезатор и фильтр (он у меня был отдельно замурован) и обнаружил, что PE3336 даже и не пыталась выводить фильтр в режим захвата ФАПЧ. Оказывается, что я 3 года назад некорректно инициализировал PE3336, пропустив инициализацию дополнительных регистров по nEnh=0. В плавном включении, похоже, режим PowerDown каким-то нелепым образом активировался и усыплял PLL.
Огромное спасибо за участие и извините за лишний флуд! laughing.gif
Но вопросы по применению R2R ОУ всё ещё остались, но об этом потом...
VCO
Всем доброго времени суток! Вновь появилась необходимость поднять старую узкоспециализированную тему.
Столкнулся наконец с явлением, когда фазовые шумы синтезатора очень сильно зависят от величины напряжения подпорки Rail-to-Rail ОУ LT1677, причём, чем выше частота фильтра, тем ниже приходится опускать опору. Например, для частоты среза 125 кГц оптимальное напряжение подпорки наблюдалось на уровне 1.5 В, а для частоты среза 250 кГц - 1 В. Подозреваю, что дело не только в характеристиках самого ОУ, но и в его внутренней схеме и схеме его включения.
Цитата(Dr.Drew @ Apr 8 2010, 04:12) *
В книжке PLL Perfomance, Simulation and Design автор разъясняет этот вопрос и говорит, что положительный вход ОУ цепляется на половину питания ключа и будет счастье.

Так и делал изначально, но потом выяснил, что при напряжении подпорки 2.5 В шумы выше примерно на 10 дБ, чем при 1.5 В.
Только сейчас, когда перешёл на частоты до 8 ГГц обратил внимание на зависимость шумов от напряжения подпорки, до 3-4 ГГц это никак не проявлялось, там полоса среза ФНЧ была 25-75 кГц (шаг перестройки - 500-1000 кГц) . Кто-нибудь сталкивался с подобным явлением?
ledum
Чудеса какие-то. Осталось узнать как опора формируется. Возможно, надо присмотреться к 8 рисунку даташита и тексту справа. Типа комбинашка ESR блокирующего конденсатора, сопротивления делителя, токовых шумов и шумов по напряжению ОУ а также полосы, в которой действуют эти шумы. И где в это время выход чарчпампа в основном находится - вдруг ближе вольта к одному из питаний.
khach
Цитата(YIG @ Oct 12 2010, 10:48) *
Столкнулся наконец с явлением, когда фазовые шумы синтезатора очень сильно зависят от величины напряжения подпорки Rail-to-Rail ОУ LT1677, причём, чем выше частота фильтра, тем ниже приходится опускать опору.

Вообще-то в даташите на LT1677 слишком много места уделено зависимости шумов от Vcommon. Может проблема как раз в неудачном выборе микросхемы для таких применений? С другой стороны, я как-то не встречал подобных графиков для продукции АД- то ли проблемы нет, то-ли надо самому мерять.
И на всякий случай надо помнить про рост шумов варикапов при небольших запирающих напряжениях. Опять же эффект зависит от примененных варикапов. В общем случае вообще меньше полутора-двух вольт стараемся не давать на варикапы, но у нас петли высоковольтные.
rloc
Цитата(khach @ Oct 12 2010, 15:35) *
Вообще-то в даташите на LT1677 слишком много места уделено зависимости шумов от Vcommon. Может проблема как раз в неудачном выборе микросхемы для таких применений? С другой стороны, я как-то не встречал подобных графиков для продукции АД- то ли проблемы нет, то-ли надо самому мерять.

Присоединяюсь к мнению о неудачном выборе. Делал малошумящий LDO на LT1677 для синтезатора, так и не смог побороть шумы и самовозбуждение.

Цитата(тау @ Apr 8 2010, 11:22) *
в этих условиях я поставил бы типа OPA211

С этой микросхемой действительно приятнее работать.
VCO
Цитата(ledum @ Oct 12 2010, 14:14) *
Чудеса какие-то. Осталось узнать как опора формируется.

Ну с перестраиваемой опорой тоже на чудеса было похоже, однако же нашлось реальное объяснение! smile.gif А подпорка формируется очень просто: резистивный делитель, в нижнее плечо которого я параллельно влепил керамику 0603 и тантал тип A. Верхнее плечо может подключаться к трём различным каналам питания: Vcp=5В, Vpll=3В или Vopamp=5...24В. Это сделано в экспериментальных целях, хотя правильнее было бы реализовать повторитель-фильтр на ОУ. Но требования по шумам либеральные и я их и так уже перекрыл с запасом 15-20 дБ, поэтому решил поэкспериментировать на будущее.
Цитата
Возможно, надо присмотреться к 8 рисунку даташита и тексту справа. Типа комбинашка ESR блокирующего конденсатора, сопротивления делителя, токовых шумов и шумов по напряжению ОУ а также полосы, в которой действуют эти шумы.

Вот тут самое интересное оказалось в том, что при относительно низкоомном делителе шумы были выше, в конце концов пришёл к тому, что поставил оба плеча по 10 МОм и запитал от 3В, получив таким образом минимальные шумы на 6ГГц (-102дБн/Гц на 10кГц).
Для частот до 8 ГГц нижнее плечо уменьшил до 5 МОм (запараллелил два по 10МОм). Для меня самого это выглядит курьёзно, но это можно объяснить образованием ФНЧ с частотой среза менее 1Гц (керамика 0.1мкФ+тантал 33мкФ в нижнем плече).
Цитата
И где в это время выход чарчпампа в основном находится - вдруг ближе вольта к одному из питаний.

Да нет, в последнем случае имею октавник 4-8 ГГц, от частоты ничего не зависит, картина на краях идентичная.
Цитата(khach @ Oct 12 2010, 14:35) *
Вообще-то в даташите на LT1677 слишком много места уделено зависимости шумов от Vcommon. Может проблема как раз в неудачном выборе микросхемы для таких применений?

Выбор обусловлен жёсткими требованиями по спурам - не выше -100дБ во всём спектре от 0.1 до 12 ГГц или хотя-бы в полосе 1 ГГц.
LT1677 из всех кандидатов гарантирует минимальные утечки. Кстати, хорошая мысль, завтра попробую другие ОУ.
Цитата
С другой стороны, я как-то не встречал подобных графиков для продукции АД- то ли проблемы нет, то-ли надо самому мерять.

Многие AD не подходят из-за высоких входных токов. Я их давно в крутых приложениях заменил на OPA211, который в этом случае как раз подойдёт.
Цитата
И на всякий случай надо помнить про рост шумов варикапов при небольших запирающих напряжениях. Опять же эффект зависит от примененных варикапов. В общем случае вообще меньше полутора-двух вольт стараемся не давать на варикапы, но у нас петли высоковольтные.

Да я тоже работаю с ГУНами до 28 В, но стораюсь не выжимать их по максимуму, беру с запасом сверху и снизу. А реальные напряжения не измерял, потому как эффект устойчиво наблюдается в середине рабочего диапазона любого из ГУНов.

13.10.2010
ЗЫ: Не хочу делать лишний пост, поэтому отпишусь здесь же. Здесь тау, khach и rloc оказались правы, операционник для СВЧ-синтезаторов выбран неверно! Сегодня заменил на OPA211 - всё запахало на ура, причём последнему по фигу уровень подпорки: хоть 3В, хоть 1В - результат один и тот же. Видимо LT1677 такие полосы и частоты сравнения уже не тянет, вот и колбасит его. Просто малость увлёкся увеличением частоты среза ФНЧ и не заметил, как переборщил!
Всем Спасибо!!! 13 - число моего везения (тьфу-тьфу-тьфу!)! biggrin.gif
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.