Прецизионный НЧ-генератор своими руками

[Николай_С]

С экранировкой всё вполне предсказуемо.

[uquote="Valentin Gvozdev",url="/forum/viewtopic.php?p=4650422#p4650422"]Теперь на очереди - плата аттенюатора..[/uquote]Самое вкусное напоследок.

[Valentin Gvozdev]

Итак, почти все готово.

Времени на полные тщательные измерения пока не было, так что потестил лишь максимальное ослабление, в 10000 раз, когда все реле обесточены. Полет нормальный.
Сигналы на входе и на выходе. Верхний 20 вольт на клетку, Нижний 2 мВ на клетку.

Плюс щуп канала а стоит на 1:1, канала б 10:1.

Вот то же на максимальной частоте, в районе 90 кГц.



Итог - все работает, видимого пролаза мимо аттенюатора не наблюдается, коэффициент ослабления строго расчётный.

Надо протестировать при меньших затуханиях и более точными методами. Но уверен, что проблем не будет.

Добавлено after 9 hours 59 minutes 27 seconds:
- вот что получилось с аттенюатором. Частота в районе 9 кгц, для наглядности переключал частоту через 100 гц при смене затухания.. По моему, более чем достаточный результат.

[Николай_С]

[uquote="Valentin Gvozdev",url="/forum/viewtopic.php?p=4651285#p4651285"] - вот что получилось с аттенюатором. Частота в районе 9 кгц, для наглядности переключал частоту через 100 гц при смене затухания.. По моему, более чем достаточный результат.[/uquote]
К аттенюатору вопросов нет, а вот по КНИ они вновь появились.
Смущают небольшие пики, расположенные на равном удалении от основной гармоники на крайне левой и второй картинке. Их уровень порядка -90 дБ. Вы же ранее пытались доказать, что выходной сигнал абсолютно чистый (КНИ десятитысячные доли процента). Прикинем теперь КНИ:

КНИ = powten(-90 / 20) * 100% = 0,0032 (Приблизительный расчёт для выходного сигнала, где 0 дБ = 1 В.)

Неувязочка получается на целый порядок!

[El-Eng]

Смущают небольшие пики, расположенные на равном удалении от основной гармоники...

Эти пики гармониками не являются, поскольку их частота не кратна основному тону. Они - следствие паразитной модуляции, скорее всего, амплитудной.

[Valentin Gvozdev]

Именно так. и возникают они вследствие работы петли авторегулировки уровня. Петлевое усиление там довольно большое, чувствительность уровня к управляющему напряжению очень велика, поэтому малейшие пульсации в цепи управления дают модуляцию. Форма, величина и расстояние от основного пика до этих паразитных горбов зависит от включенного диапазона генератора, величины емкости в сглаживающем фильтре блока стабилизации, рабочей точки регулирующего полевика итд. И их минимизация, безусловно, будет сделана. Впрочем, даже так вполне неплохо. А к коэффициенту гармоник они не имеют отношения. И никто не говорил о том, что суммарная величина побочных компонент в спектре сигнала порядка 0.001% от основного компонента- речь шла о лишь о гармонических составляющих.

Так что никакой неувязки нет.

Так что на повестке дня - промывка готовых плат от флюса, подбор корпуса и выбор внутренней компоновки с учетом места для тороидального транса и блока питания. Скоро все будет.

[Николай_С]

[uquote="Valentin Gvozdev",url="/forum/viewtopic.php?p=4651707#p4651707"]Именно так. и возникают они вследствие работы петли авторегулировки уровня.[/uquote]
Кто бы мог подумать, что этот мусор вызван интермодуляционными искажениями петли ФАПЧ. Ну тогда это в корне меняет дело!
Но, тем не менее, ИМИ (или КНИ - какая разница?) явно больше одной тысячной процента, а это уже существенно отличается от заявленного наичистейшего спектра, необходимого для того, чтобы прибор назывался прецизионным.

P.s. Кстати, вот прибор, который сертифицирован как прецизионный. Можно сравнить его характеристики.

[El-Eng]

Кто бы мог подумать, что этот мусор вызван интермодуляционными искажениями петли ФАПЧ.

В данном генераторе нет петли ФАПЧ вообще.
Эти пики - боковые частоты, которые возникают всегда при амплитудной модуляции. Побороть их и просто, и сложно. Просто потому, что всего-навсего нужно правильно настроить систему авторегулировки уровня. Сложно потому, что такая настройка может оказаться совсем не простой.

[Valentin Gvozdev]

По виду это очень похоже на то, что наблюдается в синтезатора с петлёй фапч. Много раз видел в своих самоделках подобные картинки. Но тут боковые шумы скорее амплитудные, а не фазовые, поскольку контур управления регулирует в основном амплитуда, а не фазу. Вроде бы существуют программы, которые могут разделять амплитудные и фазовые шумы, показывая их отдельно, но это уже глубокие дебри. Разумеется, когда будет сделан окончательный монтаж и экранировке, постараюсь минимизировать паращитную модуляцию. Сейчас, когда платы на столе, это бессмысленно, так как схема очень чувствительная к наводкм извне. Особенно на самом высокочастотном пределе. Кстати, хотелось бы посмотреть на детальный спектр вблизи несущей для заводского г3-118. На вегалабе пока видел только обзорные спектры, там народ озабочен гармониками и наводками сетевой частоты, про боковые шумы вообще пока ничего не нашёл.

[Николай_С]

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=4651856#p4651856"]

Кто бы мог подумать, что этот мусор вызван интермодуляционными искажениями петли ФАПЧ.

В данном генераторе нет петли ФАПЧ вообще. [/uquote]
В данном приборе ПОКА нет ни блок-схемы, ни принципиальной схемы, ни схемы размещения блоков и узлов. Всё развивается по мере поступления проблем и находится на стадии макетирования. Поэтому очень сложно предполагать куда нужно тыкать измерительными приборами. Надеюсь, что всё это со временем появится, а пока будем подождать.

[SM898]

Вроде бы существуют программы, которые могут разделять амплитудные и фазовые шумы, показывая их отдельно

Ну, почему же "вроде"? "Осциллометр" Шмелёва прекрасно умеет измерять отдельно фазовые
и амплитудные шумы. Сергей sgk на CQHAM-ме им постоянно пользуется при измерениях.
Кстати, сейчас он использует звуковую карту, которая в этой теме упоминалась - E1DA USB.
У неё шум 129 дб во всей полосе 192 кГц, и частота дискретизации 384 кГц.
И ещё - слышал, что последние редакции Спектраплюса тоже умеют измерять отдельно
фазовые и амплитудные, но это не точно.

Кстати, вот прибор, который сертифицирован как прецизионный. Можно
сравнить его характеристики.

Ну да, от "Кинсайта" можно ожидать чего-то такого - аналоговая полоса 5 ГГц, разрешение 14 бит,
при частоте дискретизации 12 ГГц, динамический диапазон 80 дб. Причём, любые формы сигналов.
И все эти прелести, небось, за 100500 дохлых президентов.
Вы с чем его предлагаете сравнивать? С конструкцией, которая здесь обсуждается?
Или вы предлагаете его повторить? Руками? На коленке?

[khach]

[uquote="SM898",url="/forum/viewtopic.php?p=4652013#p4652013"]И все эти прелести, небось, за 100500 дохлых президентов.[/uquote]
Боюсь, что у президентов нолик потерялся...
А если без шуток. Вот это кто-нибудь пробовал?
https://www.analog.com/en/resources/tec ... lator.html

[El-Eng]

Вот это кто-нибудь пробовал?

У ветерана HP204C есть штатная возможность синхронизации от внешнего сигнала по такому принципу.

[Николай_С]

[uquote="SM898",url="/forum/viewtopic.php?p=4652013#p4652013"]Вы с чем его предлагаете сравнивать? С конструкцией, которая здесь обсуждается?
Или вы предлагаете его повторить? Руками? На коленке?[/uquote]Я предлагаю взять в качестве референса какой-нибудь (а почему бы и не Keysight M8190A?) сертифицированный как "прецизионный" прибор и сравнить его характеристики (в частности: КНИ, ИМИ и пр.) с разрабатываемым в этой теме геной. А почему нет? Сравнение вполне корректное.
И уж точно НЕ предлагаю повторять изготовленный в промышленных условиях прецизионный прибор дома на коленке.

[uquote="SM898",url="/forum/viewtopic.php?p=4652013#p4652013"]Ну да, от "Кинсайта" можно ожидать чего-то такого - аналоговая полоса 5 ГГц, разрешение 14 бит, при частоте дискретизации 12 ГГц, динамический диапазон 80 дб. Причём, любые формы сигналов.[/uquote]Нам тут обещают у разрабатываемого гены динамический диапазон в 120 дБ (у референса не меньше 80 дБ) и искажения не хуже 0,001% (а это -100 дБ. Для сравнения у референса не хуже -72 дБ.), что вызывает серьёзные сомнения.

[Valentin Gvozdev]

Господа, у разве у генератора есть такой параметр, как "динамический диапазон"? И что это вообще? Из того, что точно знаю, что оно есть:

1) SFDR - Spurious free dynamic range - фактически это соотношение между основным сигналом и самым интенсивным побочным в ЗАДАННОЙ полосе частот.. Соответственно различают wideband SFDR (когда смотрят о нуля и до какой-то частоты), и Narrowband SFDR (как правило, +-сколько-то процентов от частоты основного сигнала). Разумеется, второй всегда больше первого.. Обычно эти параметры применяют с DDS-синтезаторам, так как там проблема негармонических побочнфх колебаний (спуров) довольно остра). Впрочем, ничто не мешает измерить подобное и для генератора на ином принципе.
2) Величина гармоник и как интегральный параметр - тот самый THD, о котором мы говорим.
3) ФАзовый/амплитудный шум вблизи основного сигнала. Обычно нормируется при разных расстройках - 1, 10, 100, 1000 итд Гц. Однако более точно его зхарактеризует кривая, показываюая зависимость спектральной плотности этого шума от расстойки. Там порой все сильно нелинейно и с хорошими всплесками (как на моих спектрах).
4) Соотношение сигнал/шум.. Опять же, в заданной полосе частот. Для измерения этого параметра нужно, чтобы широкополосный шум на выходе генератора был больше чувствительности прибора, что в общем случае часто не так.
5) Соотношение сигнал/все остальное (шум, гармоники, наводки от сети, спуры итд). Опять - в заданной полосе частот. Чем шире возьмем полосу - тем меньше цифры получим. Кстати, тот же спектраплюс умеет мерять это значение.. Наверное, именно этот параметр более всего подходит под "динамический диапазон".
6) Наверное, отдельно можно выделить уровень сетевых наводок по отновшению к основному сигналу.

Что еще?

[khach]

[uquote="Николай_С",url="/forum/viewtopic.php?p=4652140#p4652140"]Я предлагаю взять в качестве референса какой-нибудь (а почему бы и не Keysight M8190A?) сертифицированный как "прецизионный" прибор и сравнить его характеристики (в частности: КНИ, ИМИ и пр.) с разрабатываемым в этой теме геной. А почему нет? Сравнение вполне корректное.[/uquote]
Можно взять например Hameg HM8037. Как раз неплохой аналоговый прибор для аудиоизмерений. Схема в сети есть. В основе тот же генератор на мосте, немного замороченная схема АРА на умножителе аналоговом. Есть частотометр, но он только упрощает установку частоты. Вот взяв его за основу и хочу injection locking на основе AD9833 сделать, а то плывет частота в самоделке при измерениях.
https://www.sm5cbw.se/hameg/hm80/hm8037.htm

[Николай_С]

[uquote="khach",url="/forum/viewtopic.php?p=4652151#p4652151"]Можно взять например Hameg HM8037.[/uquote]Не, не пойдёт. У этого гены нет сертификата на его прецизионность.

Добавлено after 2 minutes 44 seconds:
[uquote="Valentin Gvozdev",url="/forum/viewtopic.php?p=4652149#p4652149"]Что еще?[/uquote]Да какая разница? Для гены самое важное - чистый и стабильный выходной сигнал. А уж как называется параметр который гадит в спектр большого значения не имеет. Это важно только конструктору для понимания методов борьбы с этим явлением.
Давайте продолжать НИОКР и заценим окончательный результат.

[Valentin Gvozdev]

Ну раз уж мы что то обсуждаем, то имхо имеет смысл договориться хотя бы об основных моментах, что под тем или иным понятием имеется в виду. Тем более что есть общепринятые вещи... А так да, работа продолжается. И сейчас на повестке дня попытка пока виртуально разместить имеющиеся платы в корпусе G733A. С учётом места под источник питания, переключатель с набором резисторов итд. Соответственно и примерный дизайн передней панели прояснится. Если не поместится, придётся искать больший корпус, а это уже не столь тривиально. G733A можно купить примерно за 1800 рублей.

[Николай_С]

Я бы начинал размещение от выхода гены. Аттенюатор нужно размещать в непосредственной близости от выходного разъёма. Далее по мере заполнения корпуса. Все цифровые цепи следует размещать подальше от аналоговых. БП в каком-нибудь из дальних углов, расположенных на задней панели.

[Valentin Gvozdev]

- первая прикидка передней панели под корпус g733a

[khach]

Делать декадный переключатель для частоты? Наверно частотометр цифровой лучше будет. А частоту планирую задавать потенциометром ALPS - регулятором громкости с моторчиком. Частоту ставить по обратной связи на мотор от частотометра, ну а потом injection lock на DDS.