Генератор с низкими искажениями

[shkal]

Как и обещал, выкладываю схему

[misha88]

Кстати, ты не знаешь, возможен ли фазовый корректор с ФЧХ как у дифференциатора, но с еденичной АЧХ?

Думаю возможен, дифференциатор это полиноминальная функция (может описываться полиномом) и фактически фильтр ВЧ, во всяком случае не раз в книгах о фильтрах встречал схемы фазовых корректоров (на одном ОУ), но не вдавался в подробности, не было пока необходимости.

[misha88]

Кстати, если разговор о схемах генераторов со стабилизацией амплитуды с помощью управляемых аттенюаторов (без разницы, на оптронах или полевиках), то хочу заметить, что исходя из личного опыта схема управления должна состоять из пикового детектора с последующим интегратором, тогда гармоники сигнала не влияют на регулировку (т.к. они меньше по амплитуде, чем основной сигнал). Может и в схеме из первого поста (хоть там и не аттенюатор) это лучше сделать (т.е. R45 повысить до 1М, параллельно ему полипропил. конденсатор на 1мкФ, вместо Х23 полевик и к его истоку подключить R41, R43 и резистор на минус питания, а Х24 заменить на более высокочастотный с меньшим временем восстановления).

[shkal]

В текущем варианте схемы скорректировал петлю, сильно заузив полосу АРУ, так, что полюс, создаваемый оптроном. ущёл под 0 дб.
Заменил частотозадающие конденсаторы в генераторе с керамики NP0 на полистирол LCR, что уменьшило вторую гармонику ещё на 4-5дб, третью совсем не стало видно.



Скомбинировал несколько схемотехнических решений, получился очень симпатичный детектор уровня. Состоит из пикового детектора с синхронным сбросом и переключаемого интегратора (или УВХ) на трансимпендансном ОУ. На первый взгляд, имеет массу достоинств:
1) Отсутствует глитч на выходе (по крайней мере, в симуляторе)
2)Не содержит дорогих деталей, несложная реализация.
3) Не требует сдвинутого на 90 сигнала для работы.
4) Для схем АРУ большой ++ - как-бы автоматически перестраивается АЧХ с изменением входной частоты, что теоретически позволяет избавиться от коммутации цепей интегратора при переключении диапазонов.
5) Точность порядка нескольких милливольт при входном размахе 4В 500кГц

Схема на рис. 1, тайминги работы на рис. 2

На рис. 2 Синий - входной сигнал, красный - импульсы сброса пикового детектора (точка 2), зелёный - импульсы слежение\хранение интегратора (точка 3), розовый - выходной сигнал пикового детектора (точка 1), чёрный - выходной сигнал (точка OUT)

[sia_2]

Скомбинировал несколько схемотехнических решений, получился очень симпатичный детектор уровня. Состоит из пикового детектора с синхронным сбросом и переключаемого интегратора (или УВХ) на трансимпендансном ОУ. На первый взгляд, имеет массу достоинств:
1) Отсутствует глитч на выходе (по крайней мере, в симуляторе)
2)Не содержит дорогих деталей, несложная реализация.
3) Не требует сдвинутого на 90 сигнала для работы.
4) Для схем АРУ большой ++ - как-бы автоматически перестраивается АЧХ с изменением входной частоты, что теоретически позволяет избавиться от коммутации цепей интегратора при переключении диапазонов.
5) Точность порядка нескольких милливольт при входном размахе 4В 500кГц

Структура "пиковый детектор - схема сброса" очень хороша при реализации в ИС, когда "все внутри", но в дискретном исполнении из-за наличия компаратора и пр. ярко нелинейных узлов - часто оказывается источником наводок, дающих шлейф высших гармоник. Чтобы все это работало "как надо", придется этот узел "наглухо замуровать" в отдельный хорошо экранированный корпус.

[shkal]

Сергей, а существуют ли такие вещи в интегральном исполнении?

[misha88]

В качестве J1 (ключ сброса) лучше применить мосфет, у них ток утечки меньше, а в качестве D3 BAS45A также по причине малого тока утечки (хоть и есть компенсация через R3, но она работает только в линейном режиме и нарушается на время переходного процесса). Кстати, вместо LM111 можно в качестве компаратора использовать AD8065, у него практически такое же время срабатывания\восстановления, но при этом меньше входное смещение.

[shkal]

В качестве J1 (ключ сброса) лучше применить мосфет, у них ток утечки меньше

Этот вопрос обсуждался. Вот что ответил Агеев:
"МОП без отвязанной подложки - исключено. Параллельный диод течет много сильнее. Только JFET, напр. 2N4117-4119"

Кстати, вместо LM111 можно в качестве компаратора использовать AD8065

Тоже исключено, максимальное допустимое дифференциальное входное 1.8В. Ещё посмотри на график Input Overdrive Recovery из даташита (Рис. 27)

[misha88]

Понял, спасибо, тем более что имеются PN4117 и LM211. Я что-то подобное хочу сделать для своего перестраиваемого генератора 10Гц-100кГц, только вопрос, не будет ли лучше сброс делать не через период, а через несколько периодов (поставив на выходе компаратора счётчик), чтобы уменьшить возможную паразитную модуляцию?

[shkal]

Не совсем понял вопрос. паразитную модуляцию чего?
Да, Х37+Х38 - это один CD74HC221
у 2N4117 сопротивление сток-исток в открытом состоянии 5 кОм, соответственно R35 надо уменьшить

[misha88]

Не совсем понял вопрос. паразитную модуляцию чего?

Амплитуда генератора немного плавает (зависит от скорости работы АРУ), поэтому лучше загрубить скорости работы АРУ. причём не интегратором, а именно пиковым детектором.

[shkal]

Амплитуда генератора немного плавает (зависит от скорости работы АРУ)

Да не должна. Либо АЧХ петли АРУ плохо скорректирована. Плавает сама по себе или при перестройке частоты?

причём не интегратором, а именно пиковым детектором

Всё наоборот. Пиковый детектор почти безынерционный, а АЧХ петли должна формироваться интегратором.

[misha88]

Да не должна. Либо АЧХ петли АРУ плохо скорректирована.

В отличие от усилителя с АРУ в генераторе с АРУ насколько я понимаю добиться апериодического регулирования в системе генератор-АРУ не получится, поэтому получается небольшое перерегулирование, т.е. амплитуда генератора как бы дышит, пусть и с микровольтами. Вот и думаю, что надо уменьшать частоту этого дыхания до герц.

Плавает сама по себе или при перестройке частоты?

Пока ещё только умозрительно, схема не спаена.

Всё наоборот. Пиковый детектор почти безынерционный, а АЧХ петли должна формироваться интегратором.

АЧХ да, но не скорость реакции на уменьшение амплитуды генератора, а т.к. интегратор усредняет то, что получает с пикового детектора, то если неверно после пикового детектора, то будет неверно и после интегратора.

[shkal]

в генераторе с АРУ насколько я понимаю добиться апериодического регулирования в системе генератор-АРУ не получится

Почему нет? Очень даже можно с таким детектором, у него нулевые пульсации на выходе. Если перемножитель в качестве элемента АРУ - то воопще без проблем. Потом ну даже если переходный процесс с выбросом - он всё равно устанавливается в итоге, а не "дышит"

интегратор усредняет то, что получает с пикового детектора

Смысл этой схемы в том, что интегратор "не видит" пульсации на выходе пикового детектора, он в это время находиться в режиме хранения (когда зелёный сигнал на графике имеет низкий уровень)

[misha88]

Смысл этой схемы в том, что интегратор "не видит" пульсации на выходе пикового детектора, он в это время находиться в режиме хранения (когда зелёный сигнал на графике имеет низкий уровень)

Действительно, это я упустил, спасибо за идею.

[shkal]

Это скорее Алексею Никитину спасибо за схему генератора Amber, которую он в этой ветке выложил, это я оттуда потянул
Реальная проблема с этой схемой та, на которую указал Сергей Агеев - в схеме присутствуют импульсные сигналы большой амлитуды с частотой генератора и фронтами в десятки нан, что
предъявляет ОЧЕНЬ высокие требования к питанию, трассировке и экранированию этого блока, а то всё расползётся по всему устройству, как тараканы.

[misha88]

А почему у вас (да и в схеме Amber-а) переключаемый интегратор собран на трансимпендансном ОУ? Почему не подходит обычный интегратор с включенным последовательно с резистором ключом для остановки интегрирования?

[shkal]

У такой структуры глич меньше

[shkal]

Пробил сегодня уровень SFDR 140db 135db
Ошибся вчера с калибровкой, верхняя оценка -135 по 2 гармонике, -142 по 3-ей

[mixxxxxer]

Маладэц!

Какой бюджет примерно получается у гена?

И эта, на какой частоте пробил-то?

[shkal]

Бюджет - пока не решён вопрос, каким образом делать перестройку по частоте, трудно сказать. Переменники однозначно отпадают. Пока склоняюсь к 10 релюшкам и фиксированным резисторам.
Да и как всегда корпус...
Частота 20 кГц.