Простой умножитель частоты на ics601-01

Arduino.ru

умножитель частоты три канала

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Не взлетит. Дико сложная задача. Вполне вероятно, невозможная. Смотря как интерпретировать невнятное описание.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Какие то генераторы с ФАПЧ возможно или один с последующим делением.

То, что вы использовали и 1Гц не даст точности при 1000Гц, не то что «с сотыми долями».

Частота то от внешнего генератора будет меняться, надеюсь ? А то вдруг мы что то не так поняли.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Не благодари, а посмотри на цену, диапазоны, и коэффициент умножения. Это то что люди могут в цифре. А вообще такие вещи делают в аналоге на одну входную частоту.

Можно конечно в Китай оглянуться http://kazus.ru/datasheets/pdf-data/5166070/ICST/ICS601-01.html и цена интереснее и коэффициент подобрать можно но, все равно процессору места нет.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Если у нас все время мира, то можно забацать частотомер, полчаса мерить, потом посчитать табличку синусов и выдать на ЦАП из резисторов. или что то на таймере замутить, где то что то близко к реализуемому, но непросто.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Если у нас все время мира, то можно забацать частотомер, полчаса мерить, потом посчитать табличку синусов и выдать на ЦАП из резисторов. или что то на таймере замутить, где то что то близко к реализуемому, но непросто.

и вообще никаких форм сигналов — ни входного, ни выходных.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Всем спасибо что откликнулись! отвечаю на вопросы:

1. Форма сигнала входная меандр, выходные тоже меандр.

2. Быстрота выхода сигнала не важна! (например 1 -3 секунды)

3. Входной меандр с генератора будет меняться, (но в ручную)

4. Хотелось выходной меандр получить с сотыми долями, если так не выйдет то можно с десятыми

Если сложно с умножением , то можно с делением.

На цифровых микросхемах если что то собирать то делитель 2 4 8 16 , либо фиксированное умножение.

на ардуино же какой захотел такой интервал(множитель или делитель) и выходных каналов тоже я так понимаю можно любое. поправьте меня если не прав

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

А для какой цели это все нужно?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

исследовательской, можно конечно купить 3-6 генератора, но на ардуино думаю дешевле будет

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Всем спасибо что откликнулись! отвечаю на вопросы:

1. Форма сигнала входная меандр, выходные тоже меандр.

Иди в «Ищу исполнителя». Моя телега — @wdrakula. Сделаю тебе то, что ты просишь. «До сотых» — реально насмешил!. На частотах 10К даже до 1Гц не будет. ;)) Это не от меня зависит, а от тактовой частоты контроллера ;)). Я правильно понял, что на разных ногах нужно х3,х6 и х10 исходной частоты?

2К рублисов. И то потому, что почти всё у меня есть готовое от другого проекта. Бонусом может быть синхронизация фронта всех сигналов, это осталось от упомянутого проекта ;)).

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

На ардуине не так кошерно. На блюпиле — stm32f1 можно сделать делением на таймерах любой коэффициент деления входной частоты с шагом в 1. Там как раз 4 таймера, можно не мучаться, а сразу выдавать то что надо.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

На ардуине не так кошерно. На блюпиле — stm32f1 можно сделать делением на таймерах любой коэффициент деления входной частоты с шагом в 1. Там как раз 4 таймера, можно не мучаться, а сразу выдавать то что надо.

3, 6 и 10 — общеее кратное 30, генерить частоту х30 и выдавать, по достижению TOP, каждый 10, каждый 6 и каждый 5 импульс. Если выдавать тоггль, то не х30, а х60. Очень просто. Измерять частоту через ICR1, на 16 битном таймере, а генерить на тамер2 — 8ми битном.

Если денег ТС не пожалеет, то выложу потом сюда коды готовые и для кепча и для генерации на таймере2, я уже делал это. До 5-6 КГц входных — ну просто очень красиво на осциллографе, а потом АВР не успевает уже, но работает.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Согласен. На частотах до 1 кГц всё это можно и на AVR сделать. Меня интересует только один вопрос. Фаза выходных импульсов должна быть как то привязана к входным импульсам или нет? Т.е. достаточно только частоты сгенерить кратные входной или ещё заморачиваться на привязку фазы?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

от 1 до 10 герц и с десятыми будет проблематично видимо?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

от 1 до 10 герц и с десятыми будет проблематично видимо?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Я вот тоже не понял, что наш друг имел ввиду. Таймер измеряет период с точность до 1/16 мкс, потом пересчитывая это в частоту с хххх знаками после точки.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Всем спасибо что откликнулись! отвечаю на вопросы:

1. Форма сигнала входная меандр, выходные тоже меандр.

Иди в «Ищу исполнителя». Моя телега — @wdrakula. Сделаю тебе то, что ты просишь. «До сотых» — реально насмешил!. На частотах 10К даже до 1Гц не будет. ;)) Это не от меня зависит, а от тактовой частоты контроллера ;)). Я правильно понял, что на разных ногах нужно х3,х6 и х10 исходной частоты?

2К рублисов. И то потому, что почти всё у меня есть готовое от другого проекта. Бонусом может быть синхронизация фронта всех сигналов, это осталось от упомянутого проекта ;)).

То есть ты хочешь мне сделать за 2000р, генератор которой даже в десятые доли не укладывается. Зачем такое советовать? Если не возможно так и скажи Ардуино этого не позволяет. Я куплю ещё гинератор за 3 рубаса

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

«Не думай о десятых долях герца свысокаа. «:

Половина периода частоты 999,9 герц — 500050 наносекунд.

Половина периода частоты 1000 герц — 500000 наносекунд.

Разница 50 наносекунд. Один такт 328 — 62,5 наносекунд.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Всем спасибо что откликнулись! отвечаю на вопросы:

1. Форма сигнала входная меандр, выходные тоже меандр.

Иди в «Ищу исполнителя». Моя телега — @wdrakula. Сделаю тебе то, что ты просишь. «До сотых» — реально насмешил!. На частотах 10К даже до 1Гц не будет. ;)) Это не от меня зависит, а от тактовой частоты контроллера ;)). Я правильно понял, что на разных ногах нужно х3,х6 и х10 исходной частоты?

2К рублисов. И то потому, что почти всё у меня есть готовое от другого проекта. Бонусом может быть синхронизация фронта всех сигналов, это осталось от упомянутого проекта ;)).

это если измерять период, а если измерять частоту, то от 10герц и далее входящей в десятичную уложится вполне.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

То есть ты хочешь мне сделать за 2000р, генератор которой даже в десятые доли не укладывается. Зачем такое советовать? Если не возможно так и скажи Ардуино этого не позволяет. Я куплю ещё гинератор за 3 рубаса

смешной. а ты думал кто-то тебе этот генератор за 500 рублей подгонит? Тебе 2000 предложили ТОЛЬКО ПОТОМУ, что у Исполнителя эта задача уже решена. Разработка этого с нуля под твой заказ стоила бы в несколько раз дороже. Индивидуальная работа всегда дороже серийной, поэтому если у тебя есть возможность решить свой вопрос готовым устройством всего за 3К рублей — покупай и не трахай никому мозг

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии
Читайте также  Внешняя проводка в деревянном доме

;)) Найдешь гИнератор — конечно покупай! ;))))

Пусть и грешно смеяться над АшиПками, но тут мы видим не ошибки, а полное невежество. Чтобы задать частоту в диапазоне 10Кгц с точностью до герца нужно задать период с точностью до 1/ 100 000 000 сек. Не до десятой герца, а до одного герца. То есть нужен таймер с тактовой 100МГц. «..ищите и обящете, толците и да отверзется вам» (Мтф. 7:7)

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Чтобы задать частоту в диапазоне 10Кгц с точностью до герца нужно задать период с точностью до 1/ 100 000 000 сек.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Как там у классика — инженерное невежество наиболее ярко проявляется в погоне за не достижимой точностью?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Тебе 2000 предложили ТОЛЬКО ПОТОМУ, что у Исполнителя эта задача уже решена.

Помнишь зимой или в начале весны был человек с «пачками импульсов» и сомнения, что это вообще можно сделать на АВР?

Вот я и сделал для прикола. После 7000 Гц входной частоты стали ощутимо (до 2-3мкс) уплывать фронты «пачки». Там была задача в положительный полупериод входного сигнала уложить пачку из неизвестного числа импульсов от 2 до 8, причем их число можно изменять на ходу. И оба фронта пачки согласовать с входящим сигналом.

По сути — примерно то же самое. Измерил входную длительность на Таймере1 — генерируешь от нее расчетную частоту пачки таймером2, запускаешь по фронту и гасишь по спаду входного сигнала.

Я тогда просто ради интереса написал. Теперь подумал, что продать нужно! ;)))) Меня очень веселят люди с идиотскими требованиями по точности и погрешности. Такие хрен себе микрометром измеряют, вероятно. ;)) Прежде, чем писать херню про «до сотых», калькулятором нельзя воспользоваться? Или «жертвы ЕГЭ» на калькуляторе считать уже тоже не умеют?

nedoPC.org

Atom Feed | View unanswered posts | View active topics It is currently 29 Jul 2021 17:45

All times are UTC — 7 hours [ DST ]

Умножители частоты

Page 1 of 2 [ 21 posts ] Go to page 1 , 2 Next
Previous topic | Next topic

Я тут несколько озадачился — а как делают умножение частоты в современных процессорах?

Я, к примеру, знаю, как удвоить частоту:

Это создать импульсы по фронту и спаду входящей последовательности.

Если ввести большую задержку в этой схеме:

то трюк можно повторить и умножить на 4, 8. хотя импульсы не будут по виду меандром.

Но вот как умножить частоту на 3? Я, честно говоря, не представляю и нигде не нашел этого.

Современные методы с PLL для процессора не подходят в силу их инерционности.

P.S. И что-то мне нигде не попалась информация, что современные микропроцессоры умножают
тактовую частоту для ядра методом PLL (ФАПЧ по нашему). Для этого на выводах процессора должен
висеть хотя бы один интегрирующий конденсатор, а я такого не встречал. Можно точную ссылку?

Как-то тоже задумывался этим вопросом —
хотел поднять скорость ВВ51 с 9600 до 14400
Надо было умножить 2Мгц на 1.5.
Придумал, что можно умножить на 3, а потом поделить на 2.
А вот как умножить на 3 кроме как ФАПЧ ничего в голову не пришло.
Но 2МГц для 561ГГ1 сильно много.

Наверное можно умножить на 2 а потом одновибраторами сформировать
еще один импульс. что-бы получилось 3 штуки.
Или умножить на 4 и чем-то типа 155ИЕ8 убрать каждый 4-ый импульс.
Останется 3 импульса.
Конечно на меандр это уже будет непохоже.
Можно еще умножить на 8, и так-же убрать каждый четвертый импульс.
А потом поделить на 2 — будет немного лучше.

Я честно просмотрел очень много информации сам, прежде, чем задать здесь этот вопрос.

И как умножить на 3 даже близко не нашел (PLL пока не учитываем).

Но постоянно попадалась фраза из всяких книжек: «процессор умножает частоту шины на три. «

Хотя. процессоры могут умножать и на дробные коэффициенты 2.5 . 7.5 и т.п.

Задал вопрос чуть иначе, впрочем и сам Гугл мне подсказал: what is cpu frequency multiplier.

Действительно, это PLL: CPU multiplier

Ну да, а иначе дробные коэффициенты трудно получить.

Странно. Я знал, что PLL применяют в FPGA, а вот что внутри CPU применяют
PLL — я не знал.

Но всё же мне почему-то кажется, что умножить частоту на 3 можно и без PLL.

Last edited by AndrejKulikov on 17 Aug 2018 10:31, edited 1 time in total.

По мне умножители на рысупихе в топку. Купить кварц на заданную частоту и возбудить двумя (одним) элементом схемы. А всякие глитчи и подобные схемы, мне даже не смешно. Эту хрень конечно можно применить, ну не вспомню где.

Чего то вспомнилось из практики ОРИОН-Z80 карта. Там тоже такой подход применили. Из чего я сделал вывод 555 самая глюченая серия. Так что используйте цифровые микрухи по назначению

Я подумал, что порешать это можно синхронизацией на гармонике, для этого и искал
схему генератора с ударным возбуждением.

Сделать так, пожалуй, и можно, только есть одно «но«: частота синхронизированного генератора
будет фиксированна, а частота синхронизирующего жестко на неё завязана.

То есть, если мы получим синхронизацию 1 МГц -> 3 МГц, то 2 МГц -> 6 МГц при той же схеме
работать уже не будет. Так что «некавайный» способ с синхронизацией.

Возможно, и в тему, смотря как они внутри работают: ICS501 – Integrated PLL Clock Multiplier.
Значит, уже проехали эту тему.

Остался интерес умножить частоту на 3 без PLL .

И, если посмотреть, как соотносятся между собой сигналы 1 : 3,

Простой умножитель частоты на ics601-01

Разрабатываю передатчик, в котором есть кварцевый генератор 28,8 Мгц. Хочу эту частоту умножить на 5 чтобы получить 144 Мгц. Путем включения диода после генератора выделял большое кол-во гармоник, далее добавлял LC фильтры, но выделить нужную гармонику не получается. Пытался умножать постепенно.. например сначала вторую гармонику, гармоника выделилась, но с ней еще несколько.

Посоветуйте подходящую схему для данной цели.

И второй вопрос:

Кто и как рассчитывает LC фильтры? У меня ни разу еще расчеты не совпали с практикой. Например Рассчитывал полосовой фильтр от 90 МГц до 120 Мгц в разных программах , а при измерении осциллографом, по спектру увидел. что полоса примерно от 20МГц до 80МГц.

_________________
Ничто так не укрепляет взаимное доверие, как 100% предоплата! Дмитрий, RK3AOR.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Но это стандартные схемы и ничего придумывать не нужно, а тем более разрабатывать давно уже разработанное. Просто нужно учиться находить нужную информацию.
Получить пятую гармонику и выделить её довольно сложно и лучше делать умножение на два или на три, хотя если «упереться», то можно выделить и пятую гармонику. Контур на пятую гармонику должен тогда в этом случае иметь довольно большую эквивалентную(нагруженную ) добротность, что усложняет конструкцию и настройку.
Стандартные схемы можно здесь посмотреть.
http://www.cqham.ru/tx145m.htm
Или прямо на нашем сайте. Зжесь кварц 16 мгц умножают на три, потом на два и получают 98 мгц. Если кварц взять на 24 мгц, то получим 144 мгц.
Если широкополосная ЧМ не нужна, то вместо двух параллельно соединенных кварцев нужно поставить один.
viewtopic.php?p=695502#p695502
И еще очень много схем. Вот еще.
http://rf.atnn.ru/s6/fm-prd.html

А вот даже таким методом получают 432 мгц
http://www.cqham.ru/tx432mc.htm

Согдашусь с Дмитрий М.
Несмотря на кажущуюся простоту схем, для получения хороших результатов приходиться с ними повозиться.

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Хотя в наше прогрессивное время стараются использовать PLL (то ест ФАПЧ). Получается проще, и с перестройкой частоты. Хотя придется добавить МК. Хотя бы на микросхеме LC72131, можно ADF4001, .

А еще есть DDS, например AD9951.
Извините за офтоп, не удержался.

При замене в современном автомобиле электромеханических реле на интеллектуальные силовые ключи PROFET производства Infineon необходимо учитывать особенности их коммутации по сравнению с «сухими контактами» реле, а также особенности управления с их помощью различными типами нагрузок.

Хотя в наше прогрессивное время стараются использовать PLL (то ест ФАПЧ). Получается проще, и с перестройкой частоты. Хотя придется добавить МК. Хотя бы на микросхеме LC72131, можно ADF4001, .

А еще есть DDS, например AD9951.
Извините за офтоп, не удержался.

Ну может человеку важен фазовый шум или спектральная чистота сигнала. С кварцем есть и свои плюсы и минусы. Сложности с ЧМ модуляцией например, известные трудности с настройкой умножителей. Поэтому я ему и предлагаю сначала на 3 умножать (тут труднее ошибиться с гармоникой) а уже на высокой частоте на 2. При низкоактивном кварце может и буферные каскады понадобятся.

_________________
Ничто так не укрепляет взаимное доверие, как 100% предоплата! Дмитрий, RK3AOR.

Вебинар посвящен проектированию и интеграции встроенных и внешних антенн Quectel для сотовых модемов, устройств навигации и передачи данных 2,4 ГГц. На вебинаре вы познакомитесь с продуктовой линейкой и способами решения проблем проектирования. В программе: выбор типа антенны; ключевые проблемы, влияющие на эффективность работы антенны; требования к сертификации ОТА; практическое измерение параметров антенн.

Простой умножитель частоты на ics601-01

Для работы любительских радиостанций на высокочастотных участках УКВ и СВЧ диапазонов гетеродины приемников и передатчиков становятся многокаскадными. Задающий генератор, который является первым каскадом гетеродина, обычно работает на довольно низкой частоте.

Делается это по разным причинам.

• На низких частотах проще подобрать необходимый кварцевый резонатор или создать более благоприятные условия для стабилизации частоты в генераторах с параметрической стабилизацией.
• На низких частотах легче организовывать управление частотой генератора.
• Отсутствие у радиолюбителей высокочастотных кварцевых резонаторов.

Многокаскадный гетеродин состоит из генератора и последующих нескольких каскадов умножения частоты до необходимой рабочей величины. Так, например, если нам необходимо для КВ радиоприемника, имеющего любительский диапазон 21 МГц разработать конвертер для приема сигналов в диапазоне 145 МГц, — нужно создать гетеродин с рабочей частотой 123 МГц.

Получить такую рабочую частоту можно несколькими способами, с использованием самых разнообразных кварцевых резонаторов. Одним из вариантов может быть применение КР на частоту 13,66 МГц.

В этом случае собственно генератор должен генерировать частоту 13,66 МГц, а следующие два каскада должны выполнить умножение этой частоты в 9 раз, т.е. каждый из каскадов должен умножать частоту на 3, или, как говорят, каждый из этих каскадов должен работать в режиме утроителя частоты.

Как правило, умножительные каскады в большее число раз в любительской практике используются редко.

Схемы простых умножителей частоты

Фактически умножитель частоты не является каким-то необычным, специальным каскадом, а представляет собой обычный усилительный каскад высокой частоты. На рис.1 приведены две схемы простых умножителей частоты.

Схема на рис.1 представляет собой обычный каскад УВЧ. Резисторами R1, R2 и R3 устанавливается режим работы транзистора VT1. Контур L1C3 должен быть настроен на частоту нужной гармоники электромагнитных колебаний, поступающих на этот каскад через С1 от каскада предыдущего.

Выделенный в контуре L1C3 сигнал нужной частоты подается к следующему каскаду через конденсатор С5. Резистор R4 и конденсатор С2 предотвращают попадание ВЧ энергии в цепи питания (являются блокировочными элементами).

Схема на рис.2 уже имеет значительные отличия от предыдущей схемы. Главное отличие в том, что транзистор VT1 в этой схеме работает в ключевом режиме, т.е. ток через транзистор протекает только во время прохождения через базу транзистора импульса положительного полупериода колебаний, которые поступают через С1.

Контур L1C3 является параллельной нагрузкой, настроенной на частоту нужной гармоники. Выделенный в этом контуре сигнал нужной частота подается к следующему каскаду через С4.

Схемы двухтактных удвоителей

Требование о необходимости содержания в сигнале гетеродина минимальных шумов, которые зависят от наличия в сигнале большого числа гармоник, поставило задачу уменьшить число этих гармоник.

Выполнить поставленную задачу удается с помощью специальных двухтранзисторных умножителей, в которых эти два транзистора включены по двухтактной схеме. На рис.3 приведена принципиальная схема двухтактного удвоителя частоты.

Рис.3

Транзисторы на схеме рис.3 включены по так называемой двухтактной схеме. Дело в том, что на базы этих транзисторов поступают противофазные сигналы и в течение одного из полу-периодов поступающего сигнала работает транзистор VT1, а в течение второго полупериода работает транзистор VT2.

Поскольку эти два транзистора работают на общую для них нагрузку, то в этой нагрузке, за один период частоты поступающего на каскад сигнала, возникают два периода уже новой, удвоенной частоты.

Если поступающий на такой каскад сигнал достаточно сильный, то точно таким же образом на выходе можно выделить и четвертую гармонику поступающего на вход сигнала.

Как вы уже заметили, двухтактный удвоительный каскад выделяет в своей нагрузке только четные гармоники. Все нечетные гармоники подавляются и в последующем сигнале уже не присутствуют.

Сигнал, который должен быть удвоен, выделяется в контуре L1C. Поверх катушки L1 наматывается катушка L2, выполненная из двух отдельных проводов. Делается катушка L2 следующим образом. Нужно отмерить и отрезать два одинаковых куска изолированного тонкого провода, длина которых должна быть достаточной для намотки поверх катушки L1 3. 5 витков, из которых будет состоять катушка L2.

Затем два конца обоих проводов зажимаются и эти два провода свиваются в единый жгут. После намотки катушки L2 получившимся жгутом и закреплении её витков, начало одного из проводов соединяется с концом другого провода. Таким путем образуется средняя точка катушки L2, которая соединяется с корпусом (заземляется). Оставшиеся конец первого провода и начало провода второго подключаются, через конденсаторы С1 и С2, к базам транзисторов VT1 и VT2.

Таким путем организуется противофазная подача сигналов к базам VT1 и VT2.

Рис.4

На рис.4 приведена принципиальная схема второго варианта двухтактного удвоителя частоты. Схема этого варианта несколько проще и содержит меньшее количество деталей, но работает так же эффективно. Как вы уже заметили, нагрузка удвоительного каскада, роль которой выполняет контур L3C3, включена в этом варианте последовательно.

В таком случае нужно всегда помнить, что выходные емкости транзисторов складывается и отвод для подключения катушки должен располагаться ближе к заземленному по ВЧ концу катушки.

Ток через транзисторы, и вместе с ним, усиление удвоенного сигнала регулируется подбором величины сопротивления R1. Емкость С1 обычно берется в пределах 120. 200 пФ.

Применение ФАПЧ: умножение частоты

В данной статье описано, как система ФАПЧ (PLL) может быть использована для получения высокой тактовой частоты из низкочастотного опорного сигнала.

Вспомогательная информация

  • Что такое петля фазовой автоподстройки частоты?
  • Как промоделировать работу петли фазовой автоподстройки частоты
  • Понятие переходного процесса в системе фазовой автоподстройки частоты
  • Как оптимизировать переходной процесс петли ФАПЧ
  • Проектирование и моделирование оптимизированной петли фазовой автоподстройки частоты

Статьи из списка вспомогательной информации, я думаю, дают полное представление о проектировании и работы систем ФАПЧ, но им определенно не хватает одного аспекта: они почти ничего не говорят о том, как на самом деле используется ФАПЧ. Единственное «применение», которое мы до сих пор обсуждали, – это создание периодического выходного сигнала, который имеет ту же частоту, что и периодический входной сигнал. Однако это не очень впечатляет, поскольку мы могли бы сделать то же самое с помощью цифрового буфера или повторителя напряжения на операционном усилителе.

Настало время обсудить реальные приложения ФАПЧ, и начнем мы с умножения частоты, которое является естественным и интуитивно понятны расширением способности системы ФАПЧ фиксироваться/синхронизироваться на входной частоте.

Зачем?

Всегда хорошо знать, зачем вы хотите что-то сделать, прежде чем делать это. В случае умножения частоты с помощью ФАПЧ мы пытаемся создать выходной сигнал с частотой, равной входной частоте, умноженной на некоторую константу. Это может показаться несколько ненужной задачей – почему бы просто не купить другой компонент генератора, который напрямую обеспечивает нужную частоту? Оказывается, существуют различные ситуации, в которых метод ФАПЧ весьма полезен:

  • Система, построенная на основе ФАПЧ и низкочастотного кварца, может снизить стоимость по сравнению с системой, в которой просто используется высокочастотный кварц.
  • С помощью ФАПЧ коэффициент умножения может быть изменен без каких-либо модификаций аппаратного обеспечения. Таким образом, с помощью одной схемы генератора может быть получено много разных частот.
  • Петля ФАПЧ, встроенная в микропроцессор, может генерировать высокочастотный тактовый сигнал именно там, где он необходим, что устраняет сложности (я имею в виду электромагнитные помехи и возможные отражения), связанные с передачей высокочастотных сигналов через дорожки на печатной плате.
  • Свойства частотной синхронизации петли ФАПЧ позволяют генерировать высококачественный (и высокочастотный) периодический сигнал с помощью генератора низкого качества. Для меня это самая важная причина, поскольку она наиболее полно отображает основные функциональные возможности систем ФАПЧ. Я не стал бы ожидать, что независимый ГУН будет генерировать тактовый сигнал с частотой, которой можно точно управлять, и которая очень стабильна во времени и температуре. Однако синхронизирующее действие ФАПЧ позволяет ГУН генерировать точный и стабильный тактовый сигнал: если у вас есть, например, низкочастотный кварцевый генератор с превосходными точностью и стабильностью, система ФАПЧ «унаследует» эти качества (при этом выдавая более высокую частоту) путем синхронизации/привязки к сигналу с кварцевого генератора.

Всё, что вам нужно, это делитель частоты.

Структурная схема системы ФАПЧ с делителем частоты

Более конкретно, вам необходим делитель частоты в петле обратной связи, чтобы сигнал, подаваемый обратно на фазовый детектор, имел частоту, которая ниже частоты выходного сигнала, генерируемого ГУН.

Вы можете быть несколько озадачены тем, что деление частоты сигнала обратной связи приводит к умножению частоты выходного сигнала, но в этом методе нет ничего нового; фактически, он полностью аналогичен тому, что мы находим в одной из наиболее широко используемых в электронике схем, а именно в неинвертирующем усилителе на операционном усилителе.

Допустим, у вас есть операционный усилитель (ОУ), включенный в схему повторителя напряжения. Выход подключен непосредственно к выводу инвертирующего входа, и в результате операционный усилитель делает всё, что ему нужно, чтобы сделать выходное напряжение равным входному напряжению. Это всё хорошо, но что если мы хотим получить некоторое усиление? Проще говоря, мы просто используем резисторы, чтобы превратить петлю обратной связи в делитель напряжения:

Делитель напряжения в цепи обратной связи

Давайте подумаем о том, что мы здесь делаем. Схема отрицательной обратной связи заставляет операционный усилитель изменять свой выходной сигнал с одной целью: сделать напряжение на инвертирующем входе равным напряжению на неинвертирующем входе. Когда он включен как повторитель напряжения, это означает, что Vвых должно быть равно Vвх .

Но делитель напряжения в цепи обратной связи всё меняет. Теперь напряжение на инвертирующем входе в DIV раз меньше, чем на выходе. Таким образом, чтобы сделать напряжение на инвертирующем входе равным напряжению на неинвертирующем входе, выходное напряжение должно быть в DIV раз больше входного напряжения.

С помощью операционного усилителя мы получаем коэффициент усиления по напряжению, уменьшая амплитуду напряжения обратной связи; с помощью ФАПЧ мы создаем коэффициент увеличения частоты, уменьшая частоту сигнала обратной связи. Чтобы продолжить аналогию, коэффициент усиления неинвертирующего усилителя на ОУ равен коэффициенту, на который делится напряжение обратной связи, а умножение частоты, выполняемое в системе ФАПЧ, равно коэффициенту, на который делится частота сигнала обратной связи.

Небольшой пример

Следующая схема является LTspice версией петли фазовой автоподстройки частоты. Если вы читали предыдущие статьи, то уже хорошо знакомы с ней. Хотя сейчас в ней появился новый компонент: в петлю обратной связи я добавил D-триггер, включенный как счетчик деления на два.

Схема системы ФАПЧ с умножением частоты

Ниже приведен график, который показывает входной и выходной сигналы (после того, как система ФАПЧ достигла синхронизации).

Осциллограммы входного и выходного сигналов системы ФАПЧ

Выходной и входной сигналы имеют постоянное фазовое соотношение (как и ожидалось при выполнении условия синхронизации), но выходная частота значительно выше входной частоты. Ожидается, что выходная частота будет в два раза выше, и мы можем легко это подтвердить, посмотрев на результаты FFT (БПФ, быстрого преобразования Фурье):

Результаты FFT преобразования входного и выходного сигналов

Заключение

После пяти статей, посвященных основным характеристикам систем с фазовой автоподстройкой частоты, мы представили чрезвычайно широкое практическое применение ФАПЧ. Добавив делитель частоты в петлю обратной связи, мы можем умножить частоту входного сигнала, сохраняя точность и стабильность входного сигнала. В следующей статье мы рассмотрим дополнительные подробности, связанные с умножением частоты с помощью ФАПЧ.

Мою схему для LTspice вы можете скачать по ссылке ниже.

Формирователь опорного сигнала 25/40 МГц на базе ICS512

Задачей данной работы была оценка возможности использования ФАПЧ формирователей опорного сигнала типа ICS512 для работы в составе наземной спутниковой станции для связи через геостационарный спутник QO-100/Phase-4A.

Формирователь опорного сигнала 25 МГц предназначен для формирования высокостабильного по частоте сигнала синтезатора 9750 МГц LNB , а также опорного сигнала 40 МГц для синтезатора УКВ SDR трансивера ADALM Pluto.

В качестве формирователя выходного сигнала 25 МГц было решено использовать микросхему Renesas Electronics Corporation ICS512, представляющую собой умножающий ФАПЧ с малым джиттером. Сигнал опорной частоты может формироваться от внешнего кварцевого резонатора или от внешнего генератора. Выходная частота может быть в диапазоне до 200 МГц, при этом коэффициент умножения опорного сигнала задается потенциалом на двух выводах S0 и S1.

Блок-схема формирователя ICS512 Описание функций выводов ICS512

Основные параметры микросхемы ICS512:

  • выходная частота CLK = 14… 200 МГц (при питании +5В) и 14… 160 МГц (при питании 3.3 В)
  • напряжение питания = 3.3 … 5.5 В
  • потребляемый ток = 9 мА
  • джиттер = 200 пс
  • частота внешнего опорного сигнала = 2 … 50 МГц
  • коэффициенты умножения опорной частоты = 2/2.5/3/3.33/4/5/5.333/6/8
  • выходной ток до 70 мА
  • рабочая температура от — 40 до +85 С
  • корпус SOIC8

Собираем испытательную схему для тестирования ICS512

Входной опорный сигнал 10 МГц на ICS512 подается с платы OCXO с тремя развязывающими буферами.

Фазовый шум на частоте 10 МГц на выходах платы OCXO равен -154 дБн/Гц при расстройке 10 кГц.

Тестовая плата для испытания ICS512
Начинаем испытания формирователя ICS512

В результате испытаний были получены следующие результаты:

Фазовый шум для частоты 25 МГц при питании 3.3 В составляет -99 дБн/Гц при отстройке 10 кГц Уровень гармоник частоты 25 МГц на выходе ICS512 Спектр выходного сигнала на частоте 25 МГц при питании 3.3 В при обзоре 100 кГц Спектр выходного сигнала на частоте 25 МГц при питании 3.3 В при обзоре 500 кГц Спектр выходного сигнала на частоте 25 МГц при питании 3.3 В при обзоре 1 МГц Фазовый шум для частоты 25 МГц при питании 5.0 В составляет -99 дБн/Гц при отстройке 10 кГц

В итоге:

  • данное решение реализует возможность легкого формирования опорного сигнала 25 и 40 МГц для синтезатора частоты 9750 МГц с высокой стабильностью, однако уровень фазового шума на частоте 25 МГц после формирователя ICS512 составляет в лучшем случае только -99 дБн/Гц при отстройке 10 кГц. При формировании сигнала синтезатора частотой 9750 МГц происходит умножение частоты в 390 раз, что ухудшает дополнительно фазовый шум на 52 дБ, то есть на частоте 9750 МГц результирующий фазовый шум будет равен 99 — 52 = 47 дБн/Гц при отстройке 10 кГц. Это очень не высокое значение, поэтому такое решение можно рассматривать как временное и НЕ рекомендованное для постоянного использования.
  • высокий уровень гармонических составляющих требует установки на выходе полосового фильтра на 25 МГц.

Добавить комментарий