si5351 - подходит ли для измерения АЧХ

Ответить
Аватара пользователя
2Qay
Сообщения: 47
Зарегистрирован: 14 окт 2019, 12:58
Откуда: Татарстан
Позывной: ----
Город: Казань
Благодарил (а): 11 раз
Поблагодарили: 8 раз

si5351 - подходит ли для измерения АЧХ

Сообщение 2Qay » 12 янв 2020, 02:06

Товарищи, доброго времени суток!
В данной теме хочется осветить такую тему, как измерение АЧХ различных фильтров, кварцев и прочего.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: тема для людей знакомых с электроникой, возможны использования автором жаргонизмов и сленга. Большинство решений взяты с тырнетов.

Вообщем в первую очередь что по схеме включения и т.д.
схема измерителя АЧХ.jpg
На выходе после испытуемого фильтра стоит по сути обычный детектор, который переменку "превращает" в постоянное напряжение (емкость после диода на схеме неверна, оптимально 10-100нФ).
Перед входом стоит резистор на 20-50 кило ом. Данный резистор был поставлен интуитивно, так как перед этим там по сути была перемычка и измерения не получались (получалась относительно прямая линия на уровне нескольких миливольт). Есть мысль почему там должен стоять этот резистор, но пока не осмелюсь озвучить вслух, боюсь засмеют.
Обвязка микрухи сделана на одной плате и тут всё по классике (даташиту): питание от 3.3 В; кварц на 25 МГц; i2c с подтяжкой строго к линии 3.3 В через 4.7 кОм. Сначала подключал к ардуинке, у которой логический уровень 5 вольт. Многие ставят в цепи сигнала полевики, но судя по моему опыту микросхема держит 5 вольт на входе.
По питанию желательно(обязательно) ставить блокирующие конденсаторы на 10-100 пик в цепи питания, и рядом с микросхемой и рядом с микроконтроллером, а иначе начинает глючить !!ВСЁ!! (и компухтер тоже), вплоть до появления писка в динамиках, особенно на частоте больше ~100 МГц
Вообще если посмотреть схему модулей от adafruit, то эта такая же, только проще.
Фотка получившегося самопального "модуля", особо впечатлительных просьба листать дальше
микруха.jpg
Что по измерениям.
Вместо тонны слов лучше дам ссылку на эксель файл, в котором и графики, и цифры (надеюсь не заблокируется). Сам файл немного не "причесан" в плане красоты, чтобы выставлять на показ, но...
https://yadi.sk/i/VCnoeKN9Y0ovgQ
Там где указана частота и слово кварц, там измерения кварца как по схеме выше, все остальное измерения LC фильтров, тоже как по схеме выше.

После всего этого были работы по переезду всего добра на контроллер STM32 с использованием библиотеки HAL. Упустим момент написания прошивки, библиотеки под si5351, подключение и так далее, это не самый лучший период в моей жизни, которых хочется забыть.
В общем виде использовалось следующее: STM32f103 в виде отладочной платы, экран 128*160 на чипе st7735, si5351 и вся обвязка описанная выше, STLink.

Вот фото всего безобразия:
общий вид.jpg
Провода что идут на верх, это логический анализатор, смотрел "общение" чипа и контроллера.

Фото с экранчика:
экранчик.jpg
Точно не скажу номиналы фильтра, какая частота расчетная(около 2.5 МГц) а какая полученная(2-2.2), сколько дЦб в верхушке и т.д., но точно скажу что все по схеме, как в самом начале темы.

Какие выводы:
1) нет лучше соединения чем пайка.
2)как для прибора-показометра вещь отличная, если вам нужна сверх точность, тот тут увы, либо микруху берите другую, либо городите схемы коррекции и прочего. У автора просто нет эталонных приборов чтобы сравнить, поэтому о погрешности можно только гадать.

Что дальше:
Вообще доведение всего до ума. Есть желание сделать отдельный прибор на СТМке, с нормальным интерфейсом, кнопками и прочими благами человечества.
Возможно допилю библиотеку для СТМ под ХАЛ, чтобы человек взял, и с пол пинка смог запустить.
Весь исходный код взят тут https://radiotransmitter.wordpress.com/ ... ator-chip/, и именно на основе этого делается библиотека. Если вы ардуинщик лучше используйте библиотеку Si5351mcu-master, самая простая и надежная, опять-таки, по мнению автора.

Спасибо что убили время на прочтение этого творения)

P.S. Я вроде обещал об этом написать еще в ноябре-начале декабря, но конец семестра, сессия, новый год. Так и было, сделал испытания на ардуино в ноябре, но тест на стмке и написание темы по сути сделал на второй недели января, извините кому обещал)

Аватара пользователя
2Qay
Сообщения: 47
Зарегистрирован: 14 окт 2019, 12:58
Откуда: Татарстан
Позывной: ----
Город: Казань
Благодарил (а): 11 раз
Поблагодарили: 8 раз

si5351 - подходит ли для измерения АЧХ

Сообщение 2Qay » 12 янв 2020, 14:34

Вот более менее нормальный пример, где хоть какие то цифры выводит
IMG_20200112_142927 (1).jpg

Eof
Сообщения: 13
Зарегистрирован: 29 янв 2020, 10:04
Поблагодарили: 2 раза

si5351 - подходит ли для измерения АЧХ

Сообщение Eof » 30 янв 2020, 09:27

На выходе Si5351 - сигнал прямоугольной формы, следовательно кроме основной частоты он содержит нечетные гармоники, причем с достаточно высокими уровнями - к примеру 3я гармоника будет всего на 10dB ниже уровня основной частоты, 5я - на 14dB и т.д. Следовательно использовать такой сигнал для получение АЧХ используя простое детектирование нельзя.

Аватара пользователя
2Qay
Сообщения: 47
Зарегистрирован: 14 окт 2019, 12:58
Откуда: Татарстан
Позывной: ----
Город: Казань
Благодарил (а): 11 раз
Поблагодарили: 8 раз

si5351 - подходит ли для измерения АЧХ

Сообщение 2Qay » 30 янв 2020, 10:40

Eof, смотри второй пункт выводов))) Ну а если серьезно, сам думал над этой проблемой, и вот что в итоге вышло: частотай гармоники в 3 раза выше, следовательно при измерении на частоте резонанса данные гармоники просто напросто не дойдут до детектора так как затухнут в фильтре. Другое дело, когда мы начинаем измерение с частоты, где частота 3й гармоники равна частоте фильтра, и следовательно должны были получиться некоторые искажения на итоговом графике в виде волн. Но их не было. Возможно данный недостаток в виде использования детектора и меандра влияет на фронты, делает их более плавными, чем они есть. Но опять таки, это же показометр))

Eof
Сообщения: 13
Зарегистрирован: 29 янв 2020, 10:04
Поблагодарили: 2 раза

si5351 - подходит ли для измерения АЧХ

Сообщение Eof » 30 янв 2020, 11:38

Ну так для снятия АЧХ мы же качаем частоту, при этом вместе с основной частотой изменяются и частоты гармоник и они при этом вполне вероятно попадут в полосу пропускания измеряемого контура, искажая результаты измерений. Вот наглядный пример, который приводил UR5FFR на своем сайте:
Изображение
Красная линия - реальная АЧХ, зеленая - та, которая получается при использовании меандра.
Что бы снять реальную АЧХ при использовании генератора меандра нужно использовать супергетеродинный метод - как сделал это тот же UR5FFR в своем Si5351 Network Analyzer.

Александр UB6HMV
Сообщения: 31
Зарегистрирован: 15 окт 2019, 09:04
Откуда: Ессентуки
Позывной: UB6HMV
Город: Ессентуки
Благодарил (а): 39 раз
Поблагодарили: 11 раз

si5351 - подходит ли для измерения АЧХ

Сообщение Александр UB6HMV » 31 янв 2020, 16:44

ИМХО. Для домашней лаборатории "и так сойдет" )))) за неимением другого, это лучше, чем ничего. В моей радиолюбительской практике ни разу еще не приходилось настраивать настолько широкополосные контура, чтоб в полосу его пропускания попадали гармоники основной частоты генератора.

Eof
Сообщения: 13
Зарегистрирован: 29 янв 2020, 10:04
Поблагодарили: 2 раза

si5351 - подходит ли для измерения АЧХ

Сообщение Eof » 31 янв 2020, 22:08

Александр UB6HMV писал(а): В моей радиолюбительской практике ни разу еще не приходилось настраивать настолько широкополосные контура, чтоб в полосу его пропускания попадали гармоники основной частоты генератора.
Так для снятия АЧХ вы же не просто подаете центральную частоту контура - вы же ее качаете в некотором диапазоне и 3я гармоника от частоты в начале диапазона качения с большой вероятностью попадет в полосу - пусть не по уровню -6dB, а по уровню -15/-20dB, но ведь уровень этой гармоники достаточно высок. Вот и получается то, что видно на графике в виде зеленой линии.
Александр UB6HMV писал(а): Для домашней лаборатории "и так сойдет" ))))
Ну это каждый сам для себя решает. Сойдет так сойдет.

FrodoSymkin
Сообщения: 3
Зарегистрирован: 07 июл 2020, 09:53
Город: Минск

si5351 - подходит ли для измерения АЧХ

Сообщение FrodoSymkin » 08 июл 2020, 10:15

Отсутствие нормальной либы на STM32 сильно тормозит использование данного генератора.

Аватара пользователя
2Qay
Сообщения: 47
Зарегистрирован: 14 окт 2019, 12:58
Откуда: Татарстан
Позывной: ----
Город: Казань
Благодарил (а): 11 раз
Поблагодарили: 8 раз

si5351 - подходит ли для измерения АЧХ

Сообщение 2Qay » 08 июл 2020, 12:06

FrodoSymkin писал(а):
08 июл 2020, 10:15
Отсутствие нормальной либы на STM32 сильно тормозит использование данного генератора.
а как же вариант написать самому либу? Именно с тем функционалом, который нужен, + будет понимание того, что с желеской происходит.

Ответить

Вернуться в «Измерения и приборы»