PDA

Просмотр полной версии : Так где же истина?



Wolf
24.02.2006, 05:15
Ознакомившись с статьей RW3DKB «Секреты преобразования частоты или как работает ключевой смеситель?» пришлось откапывать из архива старенький EWB 5.12 и проверять на сколько данный смеситель является «идеальным». Попытка описать выходное сопротивление ГСЧ оказалась неудачной. Возможно автор когда нибудь обьяснит как это ему удалось. На всякий случай что бы не отклоняться от «классики» я добавил резистор 50 ом. Подбирая его до 2ком я никаких изменений не увидел. Первая попытка получить картинку как на рис.2 из текста статьи тоже провалилась. Но когда я установил напряжение ГСЧ равное 3V все цифры параметров осциллограммы практически совпали до миллисекунд и милливольт ( смотрите на моем рис.5 справа). Размазать синусоиду помехой удалось только после нажатия кнопки «АС» в канале «А» ( см рис.1 слева ) При этом все показания рухнули вниз. Но суть не в этом. Может быть у кого то из нас «левая» программа или кто то что то не учел. Главное для меня было убедится в идеальности смесителя. Начитался я про них много, а вот проверить всегда времени не хватало. Все цифры полученные автором статьи я отбросил и начал все с нуля. О согласовании я уже сказал. Так как все измерения автором статьи проводились с открытым входом осциллографа главной проблемой считаю присутствие на выходе постоянной составляющей. В данном случае постоянная имеет для измерения очень важное значение. Для начала я проанализировал происхождение помехи. На рис.1 справа видно что она зарождается на конденсаторе от импульсов ФГ и зависит только от RC цепочки состоящей из сопротивления ключа и емкости конденсатора. Главная роль этой цепочки ИНТЕГРИРОВАНИЕ а не фильтрация время которой определяется как T=RC (мс, ком, мкф). Такое время интегрирования для частоты 500кгц в данной модели слишком большое. При большой постоянной времени RC и малой длительности импульса зарядившись первым импульсом до какого-то напряжения, конденсатор не сможет сколь-нибудь значительно разрядится в промежутках на сопротивление нагрузки 50 ом. При этом конденсатор начинает накапливать заряды. Это нарастающее напряжение может достигать огромной величины в чем мы можем легко убедиться исключив его нажатием кнопки «АС» в канале «А». На рис.1 ясно видно что емкость не успела разрядиться за время закрытого ключа. На рис.9 справа в верху ( XSC2 ) разложенное это накопление по времени мы видим как дополнительные низкочастотные синусоиды отображающие процесс интегрирования (запоминания) во времени. Управляя ключом меандром у которого четко выраженная постоянная составляющая ( размах 4V) и которая взаимодействуя с синусоидой на выходной сигнал (продукт преобразования 1кгц) наложит коммутационную помеху. Автор статьи при емкости 2мкф избавился от помехи только частично довольствовавшись малым злом из большого, при этом уделив основное внимание примитивному ФНЧ, и возможной любви к 50ом и реактивному сопротивлению. К сожалению резистор 50 ом и емкость 1…3 мкф если еще кое как вписывается как примитивный фильтр то работая одновременно еще и интегрирующей цепью для частоты 499кгц никуда не годится. Так как в смесителе присутствуют сигналы синусоидальной и прямоугольной формы с различной частотой, форма и амплитуда коммутационной помехи меняется в зависимости от времени. Можно в этом убедиться просмотрев помеху за весь период НЧ сигнала где так же прекрасно видно что она четко привязана к периоду импульса ФГ. Обычно при земных измерениях коммутационные помехи на экране осциллографа просматриваются как остроконечные выбросы то здесь мы ее наблюдаем размазанной из за большого времени интеграции по всему периоду импульса ФГ.
Давая оценку смесителю ни в коем случае нельзя отношение входного сигнала к такой коммутационной помехе определять как отношение сигнал / шум так как помеха на выходе является только продуктом преобразования и легко отфильтровывается. Напрашивается вопрос. Если нам приходится выбирать серединку между коэфф. преобразования и уровнем помехи, то имеем ли мы право, считать такой смеситель идеальным?

Что у меня получилось смотрите на рисунках.

рис1 Для согласования по «классике» между ГСЧ и смесителем добавлен резистор 50 ом. Справа, что бы помеха попала в экран, пришлось сдвигать позицию в канале «А». В определенных участках так же просматривается помеха по форме как и у автора на рис.3 статьи. Создавая картинки что бы связать все в кучу я копировал экранную область кнопкой Print Scrn предусмотрев что бы показания измерений на осциллографе и все остальное легко считывалось. Анализируйте и делайте выводы сами.

Wolf
24.02.2006, 05:21
рис.2. Вместо емкости 2 мкф поставлен ФНЧ Чебышева с Fср = 1 ком и входным сопротивлением 250 ом. Получились ФНЧ и двойная последовательная интегрирующая RC LC цепочка. Имея прямую зависимость с ФНЧ рассчитать такие цепочки сложно и нудно. Это я оставлю математикам и теоретикам. Скорее всего при точном расчете параметры смесителя улучшатся. Как видим помеха исчезла. Появилась возможность поговорить и о отношении сигнал/шум.

Wolf
24.02.2006, 05:24
рис.3. Сопротивление замкнутого ключа 50 ом.

Wolf
24.02.2006, 05:27
рис.4. То же самое. Но только справа включен открытый вход канала «А»(нажата «DC») при котором мы получили Кпр > 1. то есть получили усиление.

Wolf
24.02.2006, 05:30
рис.5. Слева R ключа 10 ом. Помехи то же нет. При нажатии «DC» на выходе получим около 7V!!!??? При измерениях осциллограмма слева отображает переходной процесс во время которого показания считывать нельзя. Скорее всего EWB усредняет свои подсчеты а может это и кривая накопления заряда RC LC цепочек просматривается. Проанализировать не возможно так как наверно на программном уровне время измерения ограничено.
Справа все результаты осциллограммы можно сравнить с результатами осциллограммы рис.2 из статьи.

Wolf
24.02.2006, 06:01
рис.6. Время заряда-разряда интегрирующего конденсатора должно быть пропорционально скважности, то есть если при скважности 1:4 конденсатор заряжается за 1сек то разрядится в нагрузку он должен за 3 сек. Обычно вслепую меняют только скважность с последующей демагогией о вреде для здоровья. Когда коэфф. Перекрытия импульсов практически = 1 ( 500000гц и 499000гц ) в ППП если преобразование происходит на основной или в двое меньше частоте гетеродина можно применять любую скважность. Ну а дальше нужно вспомнить теорему Котельникова. Подобное происходит с сжатием в МП3 формате(музыке) когда все слабые звуки которые наши уши по инерции не слышат после громких звуков вырезаются. При сжатии в 12 раз (скважности 1:12) что то никто на плохое качество записей и присутствие шума не жалуется.

Wolf
24.02.2006, 06:08
рис.7. R входа и выхода 1.5 ком. ФНЧ Fср = 1кгц.

Wolf
24.02.2006, 06:13
рис.8. R входа и выхода а так же закрытого ключа 50 ом ФНЧ для емкости 3мкф Fср 1.1кгц. Получив другую частоту среза можно фильтр рассчитать и для емкости 1 и 2 мкф.

Wolf
24.02.2006, 06:18
рис.9 Вообще то эта картинка создавалась для критиков моей статьи о схемотехнике. Для достижения максимума чувствительности ничего не рассчитывалось и не подбиралось. XSC1 – Выход ГПД и Выход НЧ. На XSC3 - синусоиды показывают накопление заряда на емкости С3. Сами по себе они не вредны. XSC2 – Синусоида специально наложена на прямоугольный импульс для сравнения. Сравните с диаграммами В. Полякова, Б Степанова ( Радио№4, 1983г ). и Вам ясно станет когда возникает «взрыв» чувствительности или как выразился RW3DKB «Тайлое детектор». А вот как достичь этого «взрыва» к этой теме не относится.

Примечание
Сама программа EWB 5.12 скорее всего создавалась как альтернатива дорогим лабораториям и предназначалась студентам для подтверждения теории. По странам СНГ ходят очень много версий этой программы. Особо опасны халявные и те которые переведены на русский язык. Программа сильно врет в графике соответственно и в цифрах. Для примера попробуйте дать частоту 500мгц на какую ни будь низкочастотную цифровую микросхему на выходе которой осциллограф нарисует идеальный меандр и выдаст идеальные цифры. В моем случае цифры и осциллограммы могут отличаться от реальных от применяемой версии, но сама Суть и процесс останется прежней. Благодарю Валерия ( RW3DKB ) за новый виток этой вечной темы.

73!
Михаил (US7AW).

UR5ZQV
24.02.2006, 09:03
Wolf, а Вы заглядывайте в Edit для каждого применяемого элемента. У меня в "халявной" версии EWB вообще половина элементов не работало, т.к. Value были не заполнены или заполнены чем попало, пришлось самому создавать по справочникам и даташитам, и все стало на места, никаких идеальных меандров даже на 10 МГц.

Wolf
09.03.2006, 11:11
Wolf, а Вы заглядывайте в Edit для каждого применяемого элемента. У меня в "халявной" версии EWB вообще половина элементов не работало, т.к. Value были не заполнены или заполнены чем попало, пришлось самому создавать по справочникам и даташитам, и все стало на места, никаких идеальных меандров даже на 10 МГц.
Ну и заглянул. На картинке ясно видно к чему привела попытка изменить время задержки.
Уважаемый ХАМский designer, все возражения должны быть, как то аргументированы иначе они остаются только репликами. Лучше бы Вы для начала прочитали Help чем лезть в Value. Мне жаль Ваше драгоценное время, зря потраченное на справочники и даташиты, лучше бы паяльник брали почаще в руки и в реальный осциллограф заглядывали. Пользы больше бы было бы. К моему сожалению, по смесителю из-за которого я открыл тему, Вы вообще промолчали.

Wolf
09.03.2006, 11:15
А вот что написано в инструкции.

Wolf
09.03.2006, 11:18
То что изображено на рис.9 в прошлом постинге является чистой туфтой. Может быть, никто не заметил, а может, и промолчал. При отключении гетеродина в этой схеме программа все равно выдает на выходе чистую синусоиду, которая отображает накопление при интегрировании. Как все версии EWB, так и ее продвинутая версия MultiSim смесители в реальных схемах в упор не видят. Что бы в этом убедится, прежде чем моделировать необходимо обратиться к тому же описанию и посмотреть, как и по каким формулам и алгоритмам работает программа. Смотрите вложение.