[CDYE] DDS

[DarwinNE]

Uhm... io direi di scendere di grado con il filtro e di rimanere su un Butterworth. Il buon funzionamento è condizionato a tolleranze strette dei componenti (non 20%, ma ALMENO 1%). I filtri LC hanno il vantaggio di avere relativamente una bassa sensibilità rispetto alle variazioni dei componenti, ma i miracoli non li fanno. Più si sale su di grado, più le cose diventano delicatine.
Con un filtro ellittico non credo che le cose migliorino, anzi. Sono filtri molto selettivi, ma il ritardo di gruppo...

Poi non capisco affatto perché quelle risonanze. Sono perfettamente normali quando il filtro non è caricato correttamente, è fondamentale che le impedenze di generatore e di carico siano SEMPRE quelle di progetto con i filtri passivi. Ho il sospetto che questo punto non sia molto chiaro, tazzo, puoi mostrare lo schema o la netlist SPICE che hai simulato? Intendo quello con le resistenze di generatore e di carico.

Io consiglierei di procedere in questo modo:

- scendere di grado rimanendo su un Butterworth (per esempio quinto o sesto ordine al massimo)
- riprendere le simulazioni del filtro con i parametri nominali, assicurandosi che il filtro sia ben dimensionato
- fare uno studio delle tolleranze e sensibilità, sempre in simulazione, ritoccando quanto necessario
- provare a montare il filtro e caratterizzarlo

Intendiamoci, se serve un filtro ellittico, posso provare a tirare fuori lo Zverev e dimensionarne uno. Lo faccio anche volentieri, ma mi ci vorrà parecchio tempo, perché adesso non è periodo in cui riesca a fare molta elettronica.

[tazzo]

...ma allargando la banda andiamo ad aumentare il contenuto armonico del segnale d'uscita

Il clock è a 75 MHz un po' di margine lo abbiamo.. comunque il punto è che bisogna definire il livello del rumore.
direi di impostarlo a 50dB sotto al segnale e di regolare il filtro di conseguenza

A questo punto perché non lasciamo stare il butterworth e torniamo a un bel filtro ellittico

A parte che lo usa Analog che può essere un buon motivo non mi piace copiare le cose senza capirle, mi piacerebbe una motivazione tecnica sul perché passare al filtro ellittico, anche solo dal punto vantaggi/svantaggi

per ottenere le massime prestazioni possiamo anche accettare un po' di ripple in banda; viepppiù: agendo sul controllo d'ampiezza (la butto lì, magari con un bel current sink SPI da 16 bit al segnale FS ADJUST) possiamo mappare il giusto guadagno in funzione della frequenza, in modo da compensare sia il ripple in banda che l'errore di guadagno senx/x, ottenendo così una risposta piatta.

Non serve il current sink per il segnale FS ADJUST, si comanda tranquillamente in tensione col DAC integrato nel micro. Nel firmware è già implementata la API per utilizzarlo (ed è già utilizzato dalla GUI lato PC) :) Buona l'idea di utilizzarlo anche per eventuali compensazioni. Non è a 16 bit (12 bit) ma direi di accontentarci.

Ho il sospetto che questo punto non sia molto chiaro, tazzo, puoi mostrare lo schema o la netlist SPICE che hai simulato? Intendo quello con le resistenze di generatore e di carico

Nella prima simulazione non c'erano appositamente le impedenze di generatore e di carico per mostrare per l'appunto che senza le giuste impedenze si aveva tale situazione.

Nella seconda simulazione in effetti hai ragione, avevo scordato di sostituire il generatore di tensione con quello di corrente da 4mA per simulare correttamente il DAC del DDS.

Il file della simulazione è adesso nel repository e riporto la schermata del programma:

filter.png (26.42 KiB) Osservato 13033 volte

Che giustamente adesso mostra un grafico perfetto, vorrei approfondire però gli effetti negativi che si ottengo salendo di filtri (poli, inversione di fase, etc..) avete qualche link/libro a proposito che ne parla?

Io consiglierei di procedere in questo modo
- scendere di grado rimanendo su un Butterworth (per esempio quinto o sesto ordine al massimo)
- riprendere le simulazioni del filtro con i parametri nominali, assicurandosi che il filtro sia ben dimensionato
- fare uno studio delle tolleranze e sensibilità, sempre in simulazione, ritoccando quanto necessario
- provare a montare il filtro e caratterizzarlo

Se siete d'accordo direi di scegliere il filtro con l'ordine più basso per ottenere spurie sotto i 50dB (o comunque un valore su cui ci accordiamo) generando segnali a 25 MHz. Se basta un quinto ma anche quarto ordine ben venga, si avranno meno problemi e un filtro meno costoso.

Per lo studio della sensibilità TINA dispone di qualche features e non ci sono problemi, si può fare in automatico un'analisi di tutte le combinazioni coi vari parametri varianti in un certo range.

Per l'ultimo punto che condensatori scegliereste? 0805? 1206? Di qualche tipo?

Intendiamoci, se serve un filtro ellittico, posso provare a tirare fuori lo Zverev e dimensionarne uno. Lo faccio anche volentieri, ma mi ci vorrà parecchio tempo, perché adesso non è periodo in cui riesca a fare molta elettronica.

Magari provo io a cercare qualche sw un po' migliore dell'applicazione web e faccio qualche prova senza tirare fuori libri, non ti preoccupare

PS: Vedo che il progetto sta iniziando a diventare collaborativo :)

[brabus]

A parte che lo usa Analog che può essere un buon motivo non mi piace copiare le cose senza capirle, mi piacerebbe una motivazione tecnica sul perché passare al filtro ellittico, anche solo dal punto vantaggi/svantaggi

Pensavo al filtro ellittico per due motivi: un guadagno in banda non piatto ci poteva consentire di compensare il senx/x, e poi se non ricordo male, il fattore di merito dell'ellittico è meno sensibile alla variazione dei parametri, rispetto al Butterworth. In ogni caso son differenze da sofista, e poi la banda piatta del Butterworth magari ci consente di non impazzire con la compensazione del ripple. Come dico sempre: la butto lì, parliamone, più idee escono e più materiale abbiamo su cui ragionare.

In ogni caso, come dici giustamente, prima ancora della tipologia di filtro, dobbiamo definire la maschera: attenuazione e ripple in banda, banda di transizione, attenuazione in banda soppressa, etc.
Come dice giustamente Davide:

- scendere di grado rimanendo su un Butterworth (per esempio quinto o sesto ordine al massimo)
- riprendere le simulazioni del filtro con i parametri nominali, assicurandosi che il filtro sia ben dimensionato
- fare uno studio delle tolleranze e sensibilità, sempre in simulazione, ritoccando quanto necessario
- provare a montare il filtro e caratterizzarlo

Sui primi tre punti ci siamo. Sul quarto un po' meno: serve strumentazione professionale, per me irraggiungibile. Qualcuno può aiutarci?

Che giustamente adesso mostra un grafico perfetto, vorrei approfondire però gli effetti negativi che si ottengo salendo di filtri (poli, inversione di fase, etc..) avete qualche link/libro a proposito che ne parla?

Di documentazione sui filtri ce n'è davvero tanta, RenzoDF sicuramente ha proposto numerosi e-book al riguardo. Il problema non è tanto nel filtro in sé, quanto nella realizzazione pratica: per questo è necessario trovare un compromesso tra le prestazioni richieste e (ad esempio) la sensitività rispetto ai parametri.
Anche nel nostro caso, giustamente ti dici: come mai non andiamo avanti col filtro di nono ordine? Eh, nessuno di noi ha assemblato e caratterizzato QUEL filtro, ma "a naso", "a esperienza", un nono ordine discreto non è molto igienico.
Poco da fare, servirebbe un bel banco con generatore e analizzatore di spettro, ma siamo ampiamente al di fuori della portata di un laboratorio hobbystico come il nostro.

...sempre se non troviamo il modo di avere accesso a qualche laboratorio!

[simo85]

Di documentazione sui filtri ce n'è davvero tanta

Volevo segnalare 3 libri secondo me molto interessanti.

• Analog Filter Design by M.E. Van Valkenburg.
  
  A me sembra veramente un bel libro. È tutto be spiegato e ... se non si capisce qualcosa è perché non lo si vuole capire.
  
  Il libro di seconda mano costa veramente poco e vale la pena comprarlo, io infatti me lo sono preso.
  La edizione della Oxford University Press, questa, mi sembra sia una ristampa della edizione dell' editore Holt, Rinehart and Winston del 1982. Anche il prezzo di questa edizione, di seconda mano, non è esagerato, ma Amazon a me da (ed ha sempre dato) problemi al comprarlo..
  
  
• Continuous-Time Active Filter Design by T. Deliyannis, Yichuang Sun, J.K. Fidler.
  
  È molto simile al libro di Valkenburg, anche se per il momento ho sempre fatto riferimento a quest'ultimo, anche questo mi sembra un bel libro.
  
  
• HF Filter Design and Computer Simulation by Randall W. Rhea.
  
  Visto che si sta trattando l' implementazione di un filtro passivo mi è sembrata una buona idea segnalarlo. Mi sembra un buon libro di riferimento per la progettazione e delle reti di filtri passivi, specialmente in alta frequenza come da titolo.

Ora che mi sono leggermente intromesso, per gli ultimi due, a voi la caccia.

[DarwinNE]

Sui primi tre punti ci siamo. Sul quarto un po' meno: serve strumentazione professionale, per me irraggiungibile. Qualcuno può aiutarci?

Io ho accesso ad un laboratorio RF. Il problema è semmai che è appunto RF e quindi si parla di analizzatori di rete, di oscilloscopi da 20 GHz, ma con ingresso a 50 ohm e non a 400.

[tazzo]

Tramite lo stadio di amplificazione l'impedenza di uscita sarà naturalmente 50 ohm, però si ci saranno delle problematiche di adattamento di impedenza ad analizzare singolarmente il filtro così fatto.

Ripeto la domanda che avevo fatto qualche post fa, cosa ne pensate di un filtro differenziale? Visto che abbiamo due uscite (sin e cos) può portare vantaggi sfruttarle entrambe?

[DarwinNE]

Ripeto la domanda che avevo fatto qualche post fa, cosa ne pensate di un filtro differenziale? Visto che abbiamo due uscite (sin e cos) può portare vantaggi sfruttarle entrambe?

Ma scusa, differenziale non dovrebbe essere appunto... differenziale?
Se mi parli di uscita sin/cos io penso a due uscite in quadratura (I e Q), non certo ad una uscita differenziale. O mi sono perso qualcosa?

[tazzo]

Si scusami, il sin e il cos in effetti non centra nulla. L'uscita del DAC è differenziale non in quadratura

The DAC can be configured for either single-ended or differential operation. IOUT and IOUTB can be connected through equal external resistors to AGND to develop complementary output voltages.

Si possono aprire nuovi scenari sfruttando meglio l'uscita differenziale?

[brabus]

Uscendo in differenziale possiamo contare su una dinamica doppia del segnale, ma perdiamo il riferimento al GND.

Alimentando il circuito da USB, mi trovo la massa del circuito in comune con quella dell'oscilloscopio (e magari con quella del circuito alimentato), mentre il segnale esce riferito al punto medio fra GND e Vcc.
Non vedo vantaggi, a parte il raddoppio della dinamica del segnale, ma non mi sembra che nel nostro caso ci siano problemi di dinamica.

Tu avevi individuato qualche vantaggio?

[tazzo]

Un'idea era sfruttare l'uscita differenziale per avere migliori prestazioni in filtraggio e amplificazione ma riportando il segnale in single-ended alla fine della fiera.

Era solo una supposizione su cui non mi sono documentato e su cui non ho esperienza ma di cui volevo semplicemente sapere il vostro parere tanto per sondare tutte le possibili alternative.