Które źródło generacji 120MHz do DDS AD9850: fabryczne TCXO czy samorobny kwarc?

Wed Jul 19, 2006 7:07 pm   

Witam,

Potrzebuję wykonać generator kwarcowy ok. 120MHz do syntezera DDS (AD9850).
Chciałbym, by generator taki posiadał dobrą stabilność, oraz możliwie niski
poziom szumów fazowych (taki kaprys:). Koncepcje mam dwie:

1. Fabryczne TCXO 40MHz (ze starej płyty głównej, mam także podgrzewane z
termostatem), bufor, powielacz x3 i filtr. Zalety - prostota (brak potrzeby
budowy generatora), bardzo dobra stabilność (termostat). Wady - brak
korekcji częstotliwości i co z jego szumami fazowymi?

2. Generator kwarcowy, overtonowy 40MHz (np. niskoszumny wg "Poradnika
ultrakrótkofalowca") z elementów dyskretnych, bufor, powielacz x3 i filtr.
Wady - duży (mało istotne), brak termostatu (co najwyżej prosty) i przez to
pewnie gorsza stabilność. Zalety - można ustawić dokładną częstotliwość,
może niższe szumy fazowe?


W zasadzie tylko te dwa rozwiązania wchodzą w grę. Nie spotkałem tanio
kwarców 120MHz. Jak wygląda sprawa szumów fazowych w takich starych
generatorach z płyt głównych? Które rozwiązanie polecacie?
Układ amatorski, więc koszty urządzenia bardzo się liczą. :)

Nie wiem, czy problemem też nie będzie szum spowodowany zamianą sinusoidy
na prostokąt w samym układzie DDS (ja podam tylko sinusoidę ze skłądową
stałą 0.5*Vcc), jest to normalne wejście CMOS. Jak myślicie jaka będzie
jego wartość w stosunku do szumu generatora (nic nie wyczytałem w tym
temacie)? Jest tam na pokładzie szybki komparator, ale chciałbym go
wykorzystać do czegoś innego...

Póki co robiłem próby z wersją 1) badając tylko stabilność i jest
wystarczająco dobra.

Sygnał 40MHz będzie też dzielony (przez 2) do taktowania (niestety) dwóch
procków w tym układzie (jeden zwykle uśpiony). Chciałbym tam zrobić także
miernik częstotliwości - mam dokładny i bardzo stabilny generator 5 i 10MHz
(który chciałbym wykorzystać do pomiaru częstotliwości), ale powielanie
tego do 120MHz (x3 x3 x2) dla DDS to chyba kiepskie rozwiązanie (prążki co
5 lub 10MHz, a tak to tylko co 20MHz). PLL tu odpada (ma być prosto i
pewnie), będzie gdzie indziej... :)


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Wed Jul 19, 2006 7:41 pm   

Dykus napisał(a):



Na allegro były (lub są) termostaty pod kwarc HC48 (taki duży) za
10-15zł. Jeśli nie kupisz takiego rezonatora to zawsze można na frezarce
zrobić "adapter" HC48-HC49 na mały kwarc.


Prążki możesz filtrami wyciąć.


--
Filip.

Wed Jul 19, 2006 7:47 pm   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:1wwira0jjvhm$.1vnam2zzwwhtj.dlg@40tude.net...

Witam

Polecam układ Butlera, dwutranzystorowy. Obwodem LC dostrajasz się do
żądanej harmonicznej. Bardzo ważne jest, aby dbać o jak najsłabsze
sprzężenia - wyjście przez pojemność rzędu 2,2 do 4,7 pF. Nie przesadzać
też ze wzmocnieniem całości - przekroczenie 0,7 V na wyjściu wymaga
stosowania ogranicznika diodowego w bazie drugiego tranzystora. Taki
ogranicznik psuje widmo sygnału.
Po generatorze tróstopniowy wtórnik - wzmacniacz - wtórnik.
Przed filterm pasmowo-przepustowym dobrze jest wstawić cyrkulator z
absorberem. Wiem, na taką częstoliwość to raczej trudne do zdobycia
Filtr pasmowy o możliwie wielkiej dobroci. Na wyjściu dobrze jest dać
tłumik 3 dB / 50 ohm.

W "Poradniku" znajdziesz większość niezbędnych informacji.

Układ jak wyżej, prawidłowo wykonany i poprawnie zestrojony zapewni sygnał
wyjściowy o znakomitych parametrach.

Nie polecam klasycznego toru powielacza. Wbrew pozorom zaprojektowanie
powielacza o dobrych parametrach nie jest zadaniem trywialnym ;-)


Pozdrawiam - Krzysztof Kucharski

Wed Jul 19, 2006 7:48 pm   

Użytkownik "Filip Ozimek" <filip@mielonka.polbox.pl> napisał w wiadomości
news:e9m1sj$t6t$1@inews.gazeta.pl...

[...]


Zasadą jest takie zaprojektowanie i wykonanie układu, aby nie generował on
niepożądanych częstoliwości.

Krzysztof Kucharski

Wed Jul 19, 2006 7:57 pm   

Krzysztof Kucharski napisał(a):


Ale w układzie powielacza częstotliwości właśnie o to chodzi, aby
wygenerować wyższe harmoniczne. A filtry są po to, aby nie generować
niepożądanych częstoliwości.

--
Filip.

Wed Jul 19, 2006 10:04 pm   

On Wed, 19 Jul 2006 21:07:49 +0200, Dykus wrote:

DDS ci przypadkiem tych szumow nie przerobi tak ze te z kwarca nie
beda mialy wiekszego znaczenia ?


Tez plyty glownej, zapewne prostokatne, to sie raczej szumami nie
przejmowaly ..

J.

Thu Jul 20, 2006 5:58 pm   

Witam,

Dnia 20-07-2006 (czwartek), J.F. napisał(a):


Z tego co wycztałem to nie. Ja nie chcę uzyskać na wyjściu szumów na
poziomie generatora kwarcowego, ale szumy możliwie małe. Np. szumy samego
układu DDS (DDS+DAC) to -130dB/Hz, jeśli generator wzorcowy będzie miał
szumy dużo większe, to one będą miały decydujący wpływ, jeśli mniejsze -
szumy zależne od budowy DDSa. Warto pamiętać, że mimo wszystko sygnał
wzorcowy jest dzielony w stosunku do wyjściowego, a to zmniejsza poziom
szumów fazowych...


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Thu Jul 20, 2006 5:59 pm   

Witam,

Dnia 19-07-2006 (środa), Filip Ozimek napisał(a):


W generatorze sygnałowym?! Nie da rady... Rozwiązaniem jest tylko
odpowiednia konstrukcja elektryczna i mechaniczna (ekranowanie).


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Thu Jul 20, 2006 6:21 pm   

Witam,

Dnia 19-07-2006 (środa), Krzysztof Kucharski napisał(a):


Tzn. do częstotliwości overtonowej? Bo powielacz to osobno jak rozumiem...
Nie mam rezonatora na 120MHz. W sumie mam złe doświadczenia z generatorami
kwarcowymi z obwodami rezonansowymi, zwykle posiadały fatalną stabilność...
:)



Dlaczego? Mniejsze napięcie to z zasady większe szumy fazowe, a po drugie
potrzebne będzie większe wzmocnienie w kolejnych stopniach, które wniosą
dodatkowe szumy.



Może popsuć - przecież i tak sygnał będzie powielany. Byle tylko stabilność
mocno nie spadła, a pewnie nie spadnie. Chyba, że mówimy o czystości
wąskopasmowej...



Trójstopniowy?! To nie jest do radia które ma spełniać normy
radiokomunikacyjne...
Planowałem dać zaraz po generatorze wzmacniacz na MOSFET dwubramkowym, a
później ewentualnie jeszcze wtórnik na bipolarnym. Za nim byłby
powielacz...



O rany. Za dobry jesteś i za dużo wiesz. To nie ma być generator dla
analizatora widma...
Kiedyś coś przeglądałem o cyrkulatorach, ale to chyba takie sprzęgacze
(rozgałęzniki) są, o odpowiedniej izolacji danych wrót? Więc gdzie tu
zastosowanie? Aby sygnał odbity nie wracał do wzmacniacza?



A jak dobry ma być ten filtr? Na początku planowałem trójobwodowy
(sprzężone kondensatorami), ale obwody na jednej płytce, nie w osobnych
ekranach. Ogólnie mam dobre doświadczenia z filtrami zbudowanymi na
płytkach (tłumienia, WFS). Później jednak stwierdziłem, że może i
dwuobwodowy wystarczy. Należałoby by oszacować, jakie tłumienie sygnałów
harmonicznych jest potrzebne.



Po powielaczu? Początkowo sygnał miał być podany bezpośrednio na wejście
CMOS (Cwe~2pF), więc chyba aż tak potrzebny by nie był (przynajmniej ja nie
widzę powodu). Teraz wiem, że podany będzie na komparator. Co najgorsze -
nadal nie widzę powodu, by dawać tam tłumik. Sam powielacz będzie się
"przełączał", więc przełączanie wejścia komparatora nie zaszkodzi chyba tak
bardzo. Mylę się?



Tak, mam pod ręką. Razem z dowodem osobistym. ;)



Nie wątpię, tylko jakie doświadczenie i sprzęt potrzebny jest do uzyskania
tych parametrów? Wykonanie tego w ciemno może chyba nie dać tych
znakomitych parametrów. A może się mylę?



A jakie parametry ma złe taki klasyczny powielacz (na tranzystorze)?
To może diodowy? Dobry by był taki, który z zasady tłumi parzyste
harmoniczne, ale nie znalazłem nic w tym temacie.


Poczytałem tu i ówdzie i jestem niemal pewien, że wprowadzenie bezpośrednio
sinusoidy na wejście DDS to najgorsze rozwiązanie. Potrzebne są możliwie
strome zbocza. Dużym problemem może okazać się - oprócz szumu fazowego -
jitter. Potrzebny jest bardzo szybki komparator, o możliwie małym jitter...
I tu może być problem.


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Thu Jul 20, 2006 6:39 pm   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:1hq1al6nvt2ls.1baojkinzv8lb.dlg@40tude.net


Dokładnie.
Trójwrotnik, w którym moc kierowana jest następująco: 1->2, 2->3, 3->1.
Jeżeli do wrót 1 dołączysz źródło sygnału, do wrót 2 odbiornik tegoż
sygnału, a do wrót 3 dopasowane obciążenie to moc odbita od odbiornika na
wrotach 2 zostanie wytracona w obciążeniu na wrotach 3 a nie wróci z
powrotem do źródła na wrotach 1. W przybliżeniu podobną rolę może spełnić
tłumik N dB wtrącony między generatorem a następnym stopniem. Wprawdzie
sygnał użyteczny maleje o N dB, to jednak nawet przy całkowitym odbiciu na
wrotach obciążenia, wracając do generatora musi po raz drugi przejść przez
tłumik, czyli dotrze do punktu wyjscia z poziomem 2*N dB niższym niż poziom
wyjściowy.


Nie mam pewności, ale przypuszczam, że Krzysztofowi chodzi tu właśnie o
dodatkową izolację międzystopniową i stłumienie sygnału odbitego.


--
Marek Dzwonnik, GG: #2061027 - zwykle jako 'niewidoczny'
(Uwaga Gadu-Gadulcowicze: Nie odpowiadam na anonimy.)

Thu Jul 20, 2006 7:00 pm   

J.F. napisał(a):


Stosowałem fabryczny generator 50MHz z wyjściem sinus do AD9835 (wprost)
i AD9954 (powielanie x8 wewnątrz dds), i dokładnie takie zjawisko
zauważyłem - w przypadku ad9835 sygnał był o wiele czystszy jeżeli
chodzi o szumy fazowe (wąska szpilka na analizatorze) nawet mimo 10
bitowego C/A ( 9954 ma 14 bitowy). Oczywiście wyłączenie wewnętrznego
PLL'a poprawiło sytuację na korzyść układu z dokładniejszym przetwornikiem.

Pozdrawiam,
Paweł.

Thu Jul 20, 2006 7:19 pm   

Witam,

Dnia 20-07-2006 (czwartek), Marek Dzwonnik napisał(a):


No fajnie, tylko takie układy to wg mojej wiedzy raczej na pasma
mikrofalowe się stosuje, ewentualnie kilkaset MHz, ale nie na 120MHz.
Poza tym - gdzie to kupić? Cena za sprowadzenie większa od fabrycznego
(używanego) generatora. A konstrukcja amatorska - hmm, długość fali dla
120MHz to "zaledwie" ~3m, jedyny sens to chyba ciąć kabel koncentryczny.
Może nie tym razem. :)



A co taki odbity sygnał może zrobić wtórnikowi?


--
Pozdrawiam,
Dykus.

Thu Jul 20, 2006 7:25 pm   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:19kqni3oh3cvt$.mc9duqpzpbbo.dlg@40tude.net


No właśnie.
Potrafię sobie wyobrazić cyrkulator mikrofalowy. Albo cyrkulator działający
w pasmie akustycznym (na 3 opampach). Ale nie bardzo wiem co pomiędzy
Może Krzysztof podpowie coś więcej?


--
Marek Dzwonnik, GG: #2061027 - zwykle jako 'niewidoczny'
(Uwaga Gadu-Gadulcowicze: Nie odpowiadam na anonimy.)

Thu Jul 20, 2006 7:45 pm   

Dykus napisał(a):

A z jakiego powodu? Generator ma generować tylko jedną częstość?


--
Filip.

Thu Jul 20, 2006 8:00 pm   

Użytkownik "Dykus" <dykus.grupy@SpAmYwp.pl> napisał w wiadomości
news:1hq1al6nvt2ls.1baojkinzv8lb.dlg@40tude.net...


[...]


Tak, do wybranego przez Ciebie overtonu. Mając rezonator overtonowy na 40
MHz bez problemu uzyskasz sygnał o częstotliwości 120 MHz.


[...]


Ponieważ w tego typu układach większe (znacznie większe) znaczenie ma praca
z jak najmniejszym obciążeniem. Im większa dobroć, im słabsze sprzężenie,
tym lepsze szumy fazowe (i widmo). Ja z reguły tak projektuję taki
generator, aby na wyjściu dawał znacznie poniżej 0,5 Vpp. Z reguły - około
100 mV.


[...]


1. Unikać "czystego" powielania na rzecz zwiększania krotności overotnu.
2. Dioda obcinająca sygnał to dodatkowy element nieliniowy w ukłądzie.
Dodatkowy i praktycznie bez możliwości precyzyjnego doboru punktu pracy. W
efekcie "fundujemy" sobie psuja, który może narobić nam niezłego bigosu.



[...]


Sam przywoływałeś "Poradnik" SP6LB. Wczytaj się w rozdziały dot.
konstruowania generatorów. Pierwszy wtórnik (raczej FET - mniej szumi)
separuje właściwy oscylator od reszty.
Wzacniacz o precyzyjnie dobranym punkcie pracy i wzmocnieniu - daje "power"
. Tu można zastosować właściwie dowolny element. Ja akurat wkładam
jakiegoś MARa, ERA czy coś podobnego.
Drugi wtórnik, o większym wzocnieniu mocy od pierwszego ma być separatorem
dla MMICa. Właściwie, biorąc pod uwagę impedancję wyjściową MMICa równą 50
ohm (typowo), można by sobie darować ten drugi wtórnik. Ja tam jednak
"słodzę truskawki" .


[...]


Ciii ... nie mów tak
Ja po prostu opisuję tor heterodyny mojego super-hiper-duper odbiornika na
pasmo 430 MHz. W ukłądzie premiksera, _BEZ_ żadnych cyfrowych dupereli
(PLL, DDS i takie tam...)
Oscylator w _porządnym_ termostacie, przemyslany układ, zasilony czystym
napięciem. Żadne tam warikapy, PICe i ATMELe. Sama czysta radiotechnika
.
Może mi to ktos opublikuje? W kąciku porag RETRO-HAM ... ;-)


[...]


Dokładnie tak. Sygnał po wzmacniaczu podajesz na filtr pasmowo-przepustowy.
Który to ma za zadanie wyfiltrować wszelkie syfy i sygnały nieporządane. A
co się z nimi dzieje? Wracają do wzmacniacza, tam interferuja,
intermodulują, interkopulują z sygnałem użytecznym. Wstawienie cyrkulatora
pozwala wydzielic ten sygnał odbity, aby wytracić go w rezystorze
absorbera.
To klasyczne podejście w konstruowaniu generatorów wyższej klasy.




[...]


IMHO - porządny, dwuobwodowy filtr helikalny powinien wystarczyć. I znowu
kłania sie "Poradnik" Zasadą jest ekranowanie każdego stopnia filtra.


[...]


To znowu moje przywyczajenia. Ale rzeczywiście, to możesz sobie darować.

[...]


Nie, nie mylisz się. Podstawą jest dostep do analizatora widma. Bez tego
trudno liczyc na osiągnięcie dobrych wyników. Mozna oczywiście uruchomic
cały tor jedynie za pomocą woltomierza z sondą w.cz. (V640 na przykład).
Ale w celu zoptymalizowania układu analizator jest niezbędny.


[...]


Oczywiście, podwajacz diodowy to podstawa. Maximum efektów przy minimalnej
komplikacji układu. Mój kolega, budując tor powielaczy do przemiennika na
144 MHz, wykorzystywał tranzystory 2N918. Indywidualnie dobierając punkty
pracy poszczególnych stopni i obserwując efekty na analizatorze. Mozna
zbudowac dobry powielacz na FETach, np. BF245. Innym rozwiązaniem może być
wykorzystanie torów powielaczy z radiotelefonów RADMORa, odpowiednio
modyfikując elementy filtrów.

Generalnie - poszukaj dostępu do analizatora widma. Tylko tak możesz
zweryfikowac efekty pracy.

Pozdrawiam - Krzysztof Kucharski SQ9JKK