Простий синтезатор

[seawar]

...проблема  в тому що вони страшно генерять завади.  Причому відключення дисплею не допомагає. 

 

Справа в тому, що 5351 - генератор прямокутних імпульсів. Щоб отримати з нього сінус, треба добре фільтрувати.

[Freddy]

Це я знаю , але багато раз чув що прямокутник краще для змішувача 

[seawar]

Це я знаю , але багато раз чув що прямокутник краще для змішувача 

 

Прямокутник - це суміш гармонік. Корисна - тільки перша, решта, при перемноженні у змішувачі (по суті, змішувач - це перемножувач сигналів. В ідеалі при перемноженні двох синусів отримаємо сигнал з сумарною частотою і з частотою віднімання меншої від більшої) створюють купу побічних продуктів - завад. Але треба враховувати, що пропускання прямокутника через пасивний фільтр, для відсікання вищих гармонік, краде амплітуду.  
 

[UR5FFR]

Прямокутник - це суміш гармонік. Корисна - тільки перша, решта, при перемноженні у змішувачі (по суті, змішувач - це перемножувач сигналів. В ідеалі при перемноженні двох синусів отримаємо сигнал з сумарною частотою і з частотою віднімання меншої від більшої) створюють купу побічних продуктів - завад. Але треба враховувати, що пропускання прямокутника через пасивний фільтр, для відсікання вищих гармонік, краде амплітуду.

Це вірно якщо ми маємо справу з ідеальним лінійним перемножувачем двох сигналів. Але в реальності ідеальних перемножувачів не існує. Тому щоб знизити спотворення переводять змішувач у ключовий режим роботи. По суті ми помножуємо вхідний сигнал на меандр з амплітудами -1 або 1. Це суттєво зменшує нелінійність та підвищую динамічний діапазон. Це стосовно гілберт-целл (SA612, AD831, TA7358 та інші). Якщо мова йде про діоди або інтегральні ключі то там взагалі прямокутник без варіантів, бо змішувач від самого початку працює у ключовому режимі.

У прямокутника з скважністю 50 (тобто меандра) спектр гармонік має лише непарні гармоніки. Тобто 3F, 5F, 7F ... Так, рівень третьої гармоніки досить великий - десь -11дб якщо пам'ятаю. тому вхідні фільтри треба розраховувати з тим щоб паразитний канал приймання на цій гармоніці достатньо придушувався. До речі це стосується не тільки супергетеродинів, а й СДРок з нульовою ПЧ - їм потрібні фільтри на вході, а не один ФНЧ на 30МГц як деякі ставлять
 
 
 
 
 
 

[seawar]

Ідеальний змішувач має квадратичну характеристику. Тож якраз діодний дуже до нього близький (привіт КД503). Але в невеликому діапазоні амплітуд. Також хорошу лінійність мають змішувачі на польовиках. Прохідна характеристика теж схожа на гілку параболи.
  
PS: Спитав у ШІ про sa612, отаке каже:

Форма сигналу гетеродина (LO) у мікросхемі SA612 (або NE612) має вирішальне значення для її лінійності, оскільки змішувач цієї мікросхеми побудований на базі комірки Гілберта. Для досягнення максимальної лінійності (найвищої точки перетину третього порядку — IP3) та найменшого рівня інтермодуляційних спотворень сигнал гетеродина повинен бути максимально наближеним до чистої синусоїди. Вплив форми та рівня сигналу на лінійність

• Чиста синусоїда (оптимальний варіант): Ключові транзистори всередині комірки Гілберта перемикаються м'яко та симетрично. Це мінімізує появу комбінаційних частот і забезпечує найвищу лінійність змішування.
• Прямокутний сигнал (меандр із цифрових синтезаторів типу Si5351): Містить величезну кількість непарних гармонік (3-тя, 5-та, 7-ма тощо). Ці гармоніки змішуються із позасмуговими завадами на вході, створюючи "паразитні" канали прийому та сильно погіршуючи реальний динамічний діапазон.
• Надто високий рівень сигналу (кліпінг): Призводить до перевантаження баз транзисторів і перетворює навіть хорошу синусоїду на прямокутник всередині самої мікросхеми. Це різко збільшує рівень інтермодуляційних спотворень та власний шум змішувача.
• Надто низький рівень сигналу: Транзистори змішувача не переходять у режим повного перемикання і працюють на нелінійній початковій ділянці вольт-амперної характеристики. Як наслідок — падає коефіцієнт передачі, зростає коефіцієнт шуму та втрачається лінійність.

Практичні рекомендації для розробника

• Контролюйте амплітуду: Ідеальний рівень сигналу гетеродина на виводі 6 мікросхеми становить 200–\(300\text{ мВ (RMS)}\), що дорівнює приблизно 560–840 мВ від піку до піку (Vp-p).
• Фільтруйте цифрові сигнали: Якщо ви використовуєте сучасний DDS-синтезатор або мікросхему Si5351, обов'язково встановлюйте між виходом синтезатора та входом SA612 якісний фільтр нижніх частот (ФНЧ) або паралельний LC-контур. Вони відфільтрують гармоніки та перетворять прямокутні імпульси на чисту синусоїду.

      

 
 
 
 
 

[UR5FFR]

Ідеальний змішувач має квадратичну характеристику.

Це було актуально дуже-дуже давно Бо як робили змішувач - брали елемент з нелінійною характеристикою (в ідеалі квадратичною) та подавали на нього суму двох сигналів - вхідного та гетеродину. А далі фільтром виділяли потрібний продукт перетворення з частотою ПЧ. А квадратичний тому що
(sin𝛼+sin𝛽)2 = sin2𝛼+2sin𝛼sin𝛽+sin2𝛽
Тут sin2𝛼+sin2𝛽 - це гармоніки - їх відфільтровуємо. А ось 2sin𝛼sin𝛽 - це наша ПЧ бо
2sin𝛼sin𝛽 = cos(𝛼-𝛽)-cos(𝛼+𝛽)

Тож якраз діодний дуже до нього близький (привіт КД503). Але в невеликому діапазоні амплітуд.

З тих пір багато чого змінилося і діодні змішувачі зараз працюють у ключовому режимі бо діод відпирається або запирається досить великим рівнем сигналу гетеродина - нічого там квадратичного вже нема. Візьміть любий даташіт на заводський діодний змішувач - там напруга накачки може доходити до 15-20дбм

Також хорошу лінійність мають змішувачі на польовиках. Прохідна характеристика теж схожа на гілку параболи.

Якщо польовий транзистор використовується як активний змішувач то він працює на початку характеристики. Тобто при нульовому сигналі гетеродина він майже закритий та струм через нього не тече. Відсічка. Коли позитивна півхвиля гетеродину то робоча точка зміщується вправо - транзистор відпирається. На негативній півхвилі він ще більше запирається. І ще він має квадратичну характеристику. Що теж допомагає. Але знов таки - прямокутником качати ПТ вигідніше - більше підсилення.

А ось коли ПТ без живлення - то це по суті резистор керований наругою. І найменші спотворення коли він або повністю закритий або повністю відкритий та має опір одиниці-долі ома. Усілякі цифрові ключі по суті це ПТ які керуються логічними рівнями

  
PS: Спитав у ШІ про sa612, отаке каже:

Тут дуже важливо правильно задати питання. Бо інакше отримаєте маячню. Ось діпсік що каже:

Що краще використовувати в якості сигналу гетеродина для змішувача на gilbert cell - чистий сінус або меандр з точки зору отримання максимального дінамічного діапазону? 

З точки зору максимізації динамічного діапазону змішувача на комірці Гілберта (Gilbert cell), меандр (прямокутний сигнал) зазвичай є кращим вибором, ніж чистий синус, за умови, що гармоніки гетеродина не створюють небажаних паразитних продуктів у смузі сигналу.Чому меандр кращий для динамічного діапазону?

1. Жорстке перемикання (hard switching)
   Комірка Гілберта працює як подвійно-балансний перемикач струму. Для мінімізації шуму та спотворень транзистори гетеродинного каскаду повинні якомога швидше переходити між увімкненим і вимкненим станами. Меандр (особливо з амплітудою, що достатня для насичення ключів) забезпечує дуже круті фронти, тому транзистори проводять струм лише в повністю відкритому або закритому стані, уникаючи активної (лінійної) області.
2. Зниження шуму та спотворень
   При роботі з синусоїдальним сигналом транзистори тривалий час перебувають в активному режимі, де вони чутливі до теплового шуму та нелінійності. Це підвищує фазовий шум, шум перемикання (commutation noise) та інтермодуляційні спотворення. Меандр різко скорочує цей час, що зменшує внесок шуму гетеродина в загальний коефіцієнт шуму (NF) та покращує лінійність (IIP3).
3. Стабільність коефіцієнта перетворення
   Коефіцієнт перетворення змішувача на Гілберта пропорційний амплітуді гетеродина лише до певного порогу насичення. При меандрі (який має фіксовану амплітуду від «0» до «1») цей коефіцієнт стабільний і не залежить від невеликих варіацій рівня сигналу гетеродина. Це важливо для повторюваності характеристик і динамічного діапазону в реальних умовах.

Усе те що я вам писав раніше