RF network analyzer

[Hazagarov]

А чем 51 Ом не устраивают?

Делитель? Проблема? А какой делитель.

[pixar]

с использованем MCP6S28 может быть проблема , про которую тебе уже писал Никита - это неоднозначность фазовой характеристики при переключении усиления .
То есть , если ты калибруешься "на проход" на максимально мощности в канале (на минимальном усилении MCP6S28 ) , не факт , что сдвиг фазы останется таким же при переходе на максимальное усиление, при замере в области потерь - 30 ~ - 40 . При большом затухании обычно фаза уже мало волнует, но калибровка на открытый канал будет кривовата.
При калибровке Open-Short-Load в канале падающей - тоже всё нехорошо , т.к. при калибровке на согласованную нагрузку сигнал будет в районе - 30дБ от кз-хх, тоже потребуется переключение усиления.

Основное достоинство DG8SAQ - измерение на гармониках, до диапазона 500 мгц и выше.
В этом режиме, при использовании MCP6S28, АЦП может быть перегружен основной гармоникой, чувствительность на 3-5-й гармонике может упасть.

[balmer]

Если отказываться от MCP6S28 тогда кстати ничуть не сложнее, даже проще. Возьму тот модуль который для SDR нарисовал (см https://code.google.com/p/balmer-usb-sd ... %2Fcircuit ADC_DSP.sch и ADC_DSP.brd) добавлю выводов на дисплей и миксеры+переключение выходов миксеров. Причем так-как этот модуль уже прилично отладил - то не боюсь добавить сразу на него аналоговую часть. Получится сразу одноплатный вариант ОУ после SA612 не нужны, потому как все на одной плате и дифференциальные входы у CS4272.

[balmer]

Переразвел платку DSP модуля. Добавил выводы на дисплей/кнопки/USB/AD9959. Надеюсь не сделал какой-нить фатальной ошибки. Большая часть выводов в 64-х ножечном корпусе занята

Вход с переключателями - потому как хочу сделать две аналоговые части. Одну низкочастотную с высоким входным сопротивлением. Другую - высокочастотную на 50 Ом.

[balmer]

Запаял плату DSP/ADC. Вроде ни с чем не ошибся, только пару конденсаторов нарисовал 0603, а надо было 0805 корпус нарисовать.


В этот раз решил сделать боольшую переднюю панель, с запасом. Постараюсь ручки и входы разместить эргономично.Потом пересоберу под оптимальные размеры.
Потихоньку переношу код под STM32F405.
Общение с дисплеем происходит на частоте 42 МГц по SPI, отрисовывает ощутимо быстрее, чем STM32L152. Можно будет графики в реальном времени апдейтить
Драйвер для AD9959 тоже скопипастился без проблем.
+5V таки сделал через Step Down LM2596, посмотрим насколько сильно шуметь будет.

Теперь таки на очереди входной модуль на SA612.
Ну и сделаю вариант входных цепей на низкие частоты с высоким входным сопротивлением.

[pixar]

Про НЧ входную часть - не совсем понятно, как собираешься реализовать ? без смесителей ?

[balmer]

Там тоже придется делать смеситель. Так как низкие частоты хочу как минимум 10 Гц - 100 КГц. Впрочем пока в тумане все. Пока у меня рабочий вариант - взять ключевой смеситель как в SDR приемниках. До 20 КГц он не будет переключаться. А потом до частоты 1 МГц будет работать как обычный смеситель.

UPD: Запустил таки CS4272 и опечалился. Без шумов получилось только 14 бит. Так, что придется переделывать на дифференциальный вход. SN74LVC1G3157DBVR - тоже дико шумят, причина этого явления пока непонятна. К тому-же пульсации 50 Гц порядка 0.2 мВ на +5V входе.

На старой платке с дифференциальным входом получалось 17-18 бит чистых (при батарейном питании), т.е. близко к удеалу.

[balmer]

Чтож, помучался с CS4272 входными цепями (были гул 50 Гц и проникновение сигнала между каналами сильное).


Причина - конденсатор C20=1uF который висит на VCOM. Хоть в даташите и написано ставить конденсатор не более 1 uF, но это очень мало. Если бы был дифференциальный вход, то этого возможно бы и хватило. Но в таком включении у меня хорошие результаты получаются только с конденсатором 100 uF. Буду думать дальше, не приведет ли это к каким либо проблемам.

Теперь можно наконецц-то начать рисовать входные цепи на SA612 и тестировать

PS: И кстати мегорадостная вещь у меня. Подключили мой дом к электричеству. Правда 3 года уже прошло с момента начала процесса. Так что теперь я какой-никакой, а владелец собственного дома с электричеством

[Hazagarov]

Не приведёт. Большие конденсаторы по питанию не приводят к проблемам отличным от увеличения габаритов и стоимости. Тем более для случая, когда нужно развязать землю по постоянке. Частоту сети фильтровать, как мы понимаем, крайне сложно (т. е. обеспечивать нужную связь по таким низким частотам). Вообще обычно для уменьшения возможного возникновения проблем используется избыточная схема питания импульсник - дополнительный LC-фильтр - линейник (поверх общего импульсника прибора). Это и для уменьшения шумов, и для подавления частот импульсников (в том числе общего импульсника прибора), и если ставить в узлах кондёры по 470 мк, то некоторая фильтрация частоты сети получается. Тем не менее даже с 470 мк избежать заметной модуляции гетеродинов частотой сети не во всех случаях удаётся. И это вполне логично.

[balmer]

Спасибо pixar за входную часть. Адаптировал ее под свои нужны.

Но возник маленький теоретический вопрос
Почему в разные ОУ имеют разный коэффициент усиления, и разные RC цепочки для подавления высоких частот?
Так как не очень понимаю "почему", то скорее всего придется переделывать

Не приведёт. Большие конденсаторы по питанию не приводят к проблемам отличным от увеличения габаритов и стоимости.

"Не все так однозначно". Дело в том, что виртуальная земля в CS4272 почти наверняка сделана как повторитель на ОУ. А подобная схема может осциллировать. Как говорится Snubber Network нам в помощь, либо конденсатор с высоким ESR.

[Hazagarov]

Глянул доку. Это выход источника напряжения смещения (я сначала не так интерпретировал com). Ничего не будет. Вероятность минимум 95%. Но лучше по возможности избавить схему от лишнего в принципе по питанию, и ещё, полосовые помехи легко фильтрануть в цифре.

[balmer]

А меж тем, пока суть да дело - успел вытравить платку:


Если ни в чем фатально не облажался - через пару дней запаяю, смогу затестить предварительно.
Хотя конечно то, что SA612 усиливает сигнал - неприятный побочный эффект. И уровень шумов будет выше и проникновение сигнала между каналами. Посмотрим какие цифирки выдаст нам практика

PS: И еще один чисто теоретический вопрос. Понятно что SA612 не лучшая микросхема из-за того, что усиливает входной сигнал. А вот например LT5512 хороша ли? У нее конечно невысокое входное сопротивление (18 Ом). Но по всем остальным параметрам она неплоха. Диапазон 1 КГц-100 МГц можно будет перекрыть с широким динамическим диапазоном. Причем ее цена 5-6$, что не очень дорого.

[Hazagarov]

1) Мне показалось, или на плате нет слоя земли?

2) Для установки LT5512 надо бы металлизацию.

[balmer]

Есть слой земли. Вся другая сторона - это земля.

Если нужна металлизация - завсегда можно заказать платки в Китае. Пока думаю над теоретической осмысленностью такого шага.

[khach]

Какая реальная разность фаз между каналами CS4272 получается в зависимости от частоты? А то у меня встроенные в АЦП фильтры что то крутят фазу как хотят вблизи частоты среза встроенного фильтра. Приходится значительно ограничивать диапазон ПЧ по частоте из за этого, хотя до среза по амплитуде амплитуда еще далеко.
Можете ли поделится кусочком кода по вычислению разности фаз между каналами? А то я со своей аналоговой ФАПЧ для подстройки последнего гетеродина по фазе к тактовой АЦП что то совсем запутался. Алгоритм вроде простой, но петлю постоянно срывает. Может в цифре будет как-то проще?
смотрел начинку планаровского VNA- там используются две штуки CS5364 Интересно, как расситывать разность фаз между каналами разных микросхем и как их синхронизировать правильно?

[balmer]

khach допаяю эту схемку - буду уже заниматься кодом микроконтроллера.

Пока у меня прошивка умеет читать из CS4272, выводить на динамик , рисовать цифирки и FFT на дисплее, читать с энкодеров user input и управлять DDS.

Пока разницу не замерял, но скорее всего она совершенно некритична. Может и будет какая-то константная разница (если в микросекундах считать) за счет разных параметров RC цепочек, но не более того.

Как только будет первый сырой вариант - сразу выложу и графики и код.

[Hazagarov]

1) Значит показалось, отражение принял за просвет. Вы только не забудьте про отверстия по контурам полигонов хотя бы с шагом 20 мм, раз за 100 МГц уходить не планируете. И отверстия вблизи ног элементов, по одному хотя б. А то не намечены. И интересно, как Вы моделили, мне не удаётся получить приличного схождения модельных результатов с измеренными на структуры с полигоном земли на верхнем слое. Только чисто микрополосковые варианты более-менее сходятся.

2) В принципе нужно металлизацию, теплоотвод-то через термопад, да и тут с двусторонней платой толщиной 1,5 мм не очень хороший теплоотвод выйдет. Единственное, что в некотором смысле спасает ситуацию - у неё потребление не огромное. Хотя с учётом небольшого потребления и возможности соединять NC на землю можно пробовать вывести через полигон на верхнем слое по краям. Я подобным образом ставил ADL5562 на макетке, особо дикого перегрева в НУ не наблюдалось, но у неё вся одна сторона под землю и полигон сплошняком выходил с расширением, + сам полигон был довольно прилично залит припоем (я её паяльником припаивал), ну и отверстия вблизи микросхемы распаяны проволокой.

[balmer]

1) Никак не моделировал, потому как не умею. Так что видимо будут еще от меня вопросы "а что эта штука так странно себя ведет на высоких частотах?"

2) Спасибо. Оказывается Supply Current 54 мА у LT5512. На этот параметр не обратил внимания

[pixar]

Почему в разные ОУ имеют разный коэффициент усиления, и разные RC цепочки для подавления высоких частот?
Так как не очень понимаю "почему", то скорее всего придется переделывать.

У меня реальной железки на руках нет , поэтому могу только предположить,
что это результат борьбы за динамический диапазон.
Т.к . выход DDS он никак вообще не фильтрует и баланс не использует,
то в выходном спектре смесителей будет каша , включая пульсации питания.
Хуже всего для канала "на проход" при анализе фильтров .
Подбором аттенюаторов перед смесителями и подбором усиления и среза
разных каналов на НЧ можно найти какой-то оптимум по минимизации этой каши на входе АЦП.
Насчет N2PK, видел, советуют ставить LT2440 и менять частоту выборок.

особо дикого перегрева в НУ не наблюдалось

даже ADL5801 с током 130ma@5v не так сильно греется , все остальное терпимо.
LT5560 лучше по току потребления. В даташите есть схема включения на низкую ПЧ без трансформатора.
Позже к ней можно пристыковать СВЧ генераторы и получить ачхметр до 3-4 ГГц.
То, что у них входной импеданс не 50 ом, как-то решается аттенюатом на входе.

[balmer]

Насчет N2PK, видел, советуют ставить LT2440 и менять частоту выборок.

Хз, подозрительный совет. Возможно он очень линейный, но! У LT2440 частота сэмплирования 3.5kHz. Надо, чтобы минимум 10 точек на период. То есть получается частота 350 Гц? Как-то низковато. Ну и хочется точек побольше, для лучшего качества и селективности помех. Дополнительный минус - там встроенный тактовый генератор. Для векторного анализатора всетаки хочется чтобы в одинаковое время два канала сэмплировалось.

А вот если запустить CS4272 на частоте 192 КГц. И использовать буфер на 1024 точки в качестве кусочка сэмплируемых данных. Если предположить 50% времени сэмплируется и 50% времени на расчет/отображение, то получится вполне приличное 100 точек в секунду. Т.е. 2 сек примерно на обновление графика на экране.