Генератор с низкими искажениями

[shkal]

Как и обещал, выкладываю схему

[Wired]

Олег, это специально для тебя - глядишь, и фильтр не понадобиться

ктото делал схему из єтой статьи? чем можно заменить ОУ из ассортимента АД ?
имею ввиду LT1028 и lt1055

схема из рисунка 7-9 с дополнением 7-11, она же размещена в ДШ на LT1028

[shkal]

К LT1028 ближе AD797 и ADA4898, у 797 - смотреть цепи коррекции в даташите.
Вместо LT1055 - почти любой ОУ с полевым входом, напр. OP42, AD8510, ad845, OPA132, LF411
Надо понимать, что качество рабрты этой схемы зависит от согласования секций переменника, регулирующего частоту.

[shkal]

Что-то я опять попал в затык.
Занимаюсь настройкой петли стабилизацйи амплитуды с резистивным оптроном. Модель объекта управления выглядит таким образом (рис 1).
Цепь R22C4 имитирует инерционность оптрона (полюс примерно на 200Гц), делитель R27R28 - моделирует все коэфициенты (преобразования напряжения на резисторе последовательно со светодиодом оптрона в Ку генератора), интегратор на Х4 имитирует сам генератор, амплитуда колебаний которого есть интеграл от коэфф. усиления, причём АЧХ этого интегратора пересекает ось 0db на частоте генерации.
АЧХ и ФЧХ объекта управления приведены на рис. 2, при перестройке частоты от 5кГц до 400кГц
Для компенсации АЧХ я использовал цепь следующего вида: Х3 и обвязка на рис.1
Сквозная АЧХ и ФЧХ объект+регулятор получается следующая: рис.3.
Теперь замкнем цепь АРУ (рис. 4) и посмотрим АЧХ системы по изменению Ку генератора рис. 5
"Душераздирающее зрелище" (с) ослик Иа.
Поскольку усиление регулятора много меньше усиления объекта регулирования, коэфициент усиления ошибки 40-50дб в диапазоне 10гц-2кгц.
Вопрос - что с этим делать?
Варианты ответов
1-Ничего, и так всё работает, с такой скоростью Ку менятся не может.
2- Ввести дополнительное пропорционально-интегрирующее звено с нулём герцах на 20 и Ку=1 выше этой частоты.
3 Что-то другое

[misha88]

Не в качестве ответа на предыдущий пост, а просто на тему генератора с низкими искажениями. Обычно генераторы НЧ строят на основе моста Вина, но добротность моста Вина не высока и требуется сдвоенный резистор с согласованными секциями. Более лучшие характеристики имеет генератор на основе Т-моста, но такой генератор реально реализовать только на основе дискретно переключаемых резисторах. В то же время в Радиоаматоре за март 2004г. Матюшкин предложил вместо Т-моста использовать показанную на рисунке Gen1 цепь, обладающую избирательными свойствами, как у Т-моста, но перестраивающуюся только двумя резисторами, причём согласование не важно совсем (могут отличаться хоть на 100%, только сдвигается частота). На рисунке Gen2 показаны характеристики такой цепи в ООС ОУ, на рисунке Gen3 для сравнения ОУ с Т-мостом, а на рисунке Gen4 схема генератора с низкими искажениями (с идеей регулировки амплитуды с помощью аналогового умножителя из статьи Лукина в Радиохобби за май 1999г.).

[shkal]

Я не вижу преимуществ по сравнению с колебательным звеном по схеме классического фильтра переменных состояния на 4 ОУ. У меня сейчас добротность =100
Применение в качестве элемента АРУ резистивного оптрона имеет рад преимуществ по сравнению с перемножителем, позволяющими потенциально получить более высокое качество.
На AD633 у меня была предыдущая версия

[misha88]

Я не вижу преимуществ по сравнению с колебательным звеном по схемк классического фильтра переменных состояния на 4 ОУ.

Именно в минимальном количестве требуемых ОУ и состоит преимущество. А схему привёл не для сравнения или противопоставления, а как ещё один вариант для построения генератора НЧ с низкими искажениями.

[sia_2]

Что-то я опять попал в затык.
Поскольку усиление регулятора много меньше усиления объекта регулирования, коэфициент усиления ошибки 40-50дб в диапазоне 10гц-2кгц.
Вопрос - что с этим делать?

Этот эффект (усиление амплитудного шума огибающей при введении САР стабилизации амплитуды) - стандартная проблема у любого генератора типа Ван-дер-Поля (с "мягким" возбуждением, когда в колебательном звене отсутствуют собственные нелинейные эффекты, обеспечивающие стабилизацию амплитуды).
Практически все это приводит к появлению "крыльев" спектральной плотности шума вокруг основной частоты.
Подавить этот эффект без ущерба для Кг (и/или введения канала "быстрой" регулировки амплитуды "по выходу"), к сожалению, нельзя принципиально.
В своем генераторе (-120...-130 дБ на 100 кГц) я просто сильно "зарезал" полосу САР для уменьшения ширины этих "крыльев" шума, пойдя на сильное удлинение времени установления амплитуды при регулировании. Что можно сделать в плане оптимизации - будет время, я дополнительно подумаю

[misha88]

Вопрос к sia_2, а в генераторе из поста 64 эта проблема также имеет место быть? И если да, то поможет ли убрать эту проблему включение между выходом ОУ и его инв. входом симметричного ограничителя скажем на 7 В?

[sia_2]

Вопрос к sia_2, а в генераторе из поста 64 эта проблема также имеет место быть?

Безусловно, по амплитудной характеристике это тот же Ван-дер-Поль.

И если да, то поможет ли убрать эту проблему включение между выходом ОУ и его инв. входом симметричного ограничителя скажем на 7 В?

Поможет, но ценой появления искажений.

Offтопик:
Предельный случай такого решения - комбинация жесткого ограничителя с последующим ФНЧ, в таком варианте нестабильность амплитуды становится исчезающе малой и практически нет "боковых полос" шума вокруг центральной частоты.

[shkal]

Сергей, вот на одном графике зависимости амплитуды огибающей от Ку непосредственно генератора до (красным) и после (синим) замыкания цепи АРУ. Подьём относительно небольшой и может быть уменьшен увеличением запаса по фазе на верхней частоте перестройки генератора. Эти характеристки по отклонению Ку самого генератора (например, при перестройке по частоте за счёт разбаланса секций и неидеальной ровности ачх самого колебательного звена до введения ПОС). Меня больше беспокоит характер перходного процесса - если крутануть переменник от края до края, то видно изменение амплитуды (хотя и небольшое), затем амплитуда устанавливается к номинальному значению с постоянной времени в 4-5 секунд (на глаз). То есть петле АРУ просто не хватает усиления для того, чтобы отработать эти изменения. С другой стороны, попытки увеличить широкополосность АРУ упираются с одной стороны в стабильность петли, с другой в требуемый коэфициент подавления основного сигнала и его 2 гармоники после детектора. Увеличивать коэфициент включения оптрона нежелательно, растёт вносимая им нелинейность. Вот я и хожу между этих деревьев, пытаясь найти оптимум.

[anatol0]

Может, имеет смысл сделать 2 режима с переключением - один с "быстрой" стабилизацией и повышенными искажениями и второй - "медленный", с низкими искажениями.

[Alex Nikitin]

Вот, в качестве информации к размышлению, схема генератора от Amber 3501 и картинка спектра выходного сигнала (включая выходной усилитель и аттенюатор, которых на схеме нет) на частоте 4 кГц.

Алексей

[shkal]

Спасибо, Алексей, интересно. Они всё-таки решили использовать в качестве амплитудного детектора устройство выборки-хранения, тактируемое от сдвинутого на 90 выходного сигнала. Я в своё время моделировал такой вариант и в итоге от него отказался из-за некоторой многодельноси реализации и генерировании импульсных помех с частотой сигнала. Ещё интересно, почему они решили делать перемножитель на рассыпухе, а не взяли интегральный. С перемножителем несколько проще корректировать АЧХ петли АРУ, поскольку он не вносит дополнительных полюсов.
А высшие гармоники в спектре - это сам генератор или АЦП?
Обнаружил, что Ti продаёт свой PCM4222 eval board всего за $150 - готовый оцифровщик, балансный вход, СПДИФ выход, только в корпус вставить и питание подать.

[Alex Nikitin]

почему они решили делать перемножитель на рассыпухе, а не взяли интегральный.

В смысле на транзисторной сборке U2025? Возможно, что в то время так было удобнее - аппарату уже больше 30 лет.

А высшие гармоники в спектре - это сам генератор или АЦП?

Точно не знаю, думаю, что понемногу того и другого.

Обнаружил, что Ti продаёт свой PCM4222 eval board всего за $150 - готовый оцифровщик, балансный вход, СПДИФ выход, только в корпус вставить и питание подать.

Я когда-то пытался эту штуку купить, но обнаружилось, что их просто нет в наличии и когда будут - неизвестно. Но это было года полтора назад. Надо попробовать ещё раз.

Алексей

[shkal]

но обнаружилось, что их просто нет в наличии

На маузере немного есть сейчас.

[shkal]

Нельзя корректировать АЧХ введением дифференцирующего звена в интегратор - коэффициент усиления на частоте генерации увеличивается децибел на 20, в результате чего недодавленная после амплитудного детектора вторая гармоника лезет напрямую в генератор.
Надо что-то другое изобретать.

[misha88]

Надо что-то другое изобретать.

А что если поставить банально режекторный фильтр в виде последовательных LC (такой режекторный фильтр не крутит фазу за пределами полосы заграждения) на вторую гармонику (реализовать гиратором на ОУ и перестраивать параллельно основному звену, особенно если перестройка не переменным резистором, а переключением дискретных резисторов)?

[shkal]

misha88, А перестраивать его как при перестройке частоты?

[misha88]

misha88, А перестраивать его как при перестройке частоты?

Как раз об этом добавил в мой пост, пока вы написали этот. Да и мой подход иметь несколько генераторов, один перестраиваемый с обычными искажениями (для проверки АЧХ) и несколько с фиксированной частотой и сверхнизкими искажениями (для измерения искажений).

[shkal]

Это сильно усложняет и удорожает схему, кроме того, ещё придётся добавить диапазонную коммутацию.
Кстати, ты не знаешь, возможен ли фазовый корректор с ФЧХ как у дифференциатора, но с еденичной АЧХ?