PLL allgemein und ADF4002 speziell

Nachtrag: mit dem DLD wird "lock" bei allen getesteten Frequenzen (1,84; 10; 16;

Diese schmalen Impulse sind normal, deswegen braucht der analoge Lock Detect einen Filter.

Abschirmen und Multilayer schadet aber trotzdem nicht ;-)

Gruß Oliver

Hallo Oliver,

Schon klar, ich meine in meinem 2. Posting ja auch den DLD, der gelegentliches Ausrasten anzeigt. Der ALD macht was er will, vor allem aber die Kondensatorspannung mit der Frequenz variieren (von 1,2V bei

Nö denke ich auch, zumal direkt daneben der VCO und die DDS klopft. Und der uC ist auch nicht fern...

Ok, hatte ich beim Überfliegen übersehen, der _Digital_ Lock Detect sollte natürlich stabil sein.

Es kann durchaus sein, dass diese Störungen zu den Problem führen, die Du bei hohem N Teilungsfaktor hast. Je höher das N, desto langsamer regelt die PLL Störungen aus.

Rechne einfach mal nach, wieviel Mikrovolt für wieviel MHz Frequenzverstimmung stehen, Du wirst dann sehr schnell zum Ergebnis kommen, dass man bei einer hochfrequenten PLL weder die Abstimmspannung noch den VCO scharf ansehen möchte.

Unter diesem Aspekt fällt mir an Deiner Schaltung auf: a) Der VCO ist viel zu schlecht von der Versorgung abgekoppelt, die 100pF sind zu klein, da gehören wesentlich größere Kondensatoren (große Cercos oder Tantals) parallel zur VCO-Versorgung rein. b) Der Digitaleingang des DDS _kann_ Rückwirkungen auf den VCO haben, u.U. kann ein Buffer hier sinnvoll sein. c) Analoge und digitale Versorgung an der PLL _müssen_ über Filter getrennt werden, gleiches gilt für die analoge und digitale Versorgung des DDS. d) Wenn Dein DDS schon einen differentiellen Ausgang und der Komparator einen differentiellen Eingang hat, dann kann man das auch nutzen und braucht nicht wegen verfehlter Sparmassnahmen am Ausgangsfilter auf Single Ended zu schwenken.

Das alles gilt besonders, wenn Deine Leiterkarte keine Groundplane hat, angesichts der im Raum stehenden Frequenzen ahne ich schon etwas ...

Gruß Oliver

Hallo Oliver,

Was im uebrigen bereits beim Antatzen mit dem Tastkopf zu Ausrastern fuehren kann. Und wenn man das mit Dingern wie TDS220 macht, kann es gar foerchterlich werden. Hier ist bei allen Digital-Oszis Vorsicht geboten. Besonders solchen mit Flachbildschirm (Backlight Inverter pfeift raus) oder mit Schaltnetzteil. Letzteres erkannt man an Angaben wie 100-250V.

Und ja, Oliver, ich habe nach dem Thread letztens ein neues DSO besorgt. Hat etwas gedauert, weil es aus England kam und durch den Zoll musste. Funzt soweit ganz ordentlich und EMI haelt sich einigermassen in Grenzen. Jetzt kann ich auf die Sternschnuppe bei Vollmond triggern und mir alles auf dem grossen PC Schirm anzeigen lassen. Trotzdem, das analoge Scope bleibt daneben stehen, es ist unersetzlich.

Stefan hat aber auch 0.1uF drin. Wobei eine Kombination im Faktor 30-50 sinnvoller waere. So in etwa 4.7uF, 0.1uF, 0.033uF. Auf die ganz kleinen kann man jedoch nach meiner Erfahrung meist verzichten, wenn das Layout stimmt und volle Planes da sind.

Ohne Ground Plane? Oerks. Wuerg.

Und das ist er bei 10MHz+ dann ja auch.

Das ist klar, daher ja auch mein erster Gedanke, die PLL so langsam wie "möglich" zu machen, aber das war ja auch eher kontraproduktiv. Spannend finde ich auch, dass ein N von >200 durch die DDS fast nichts ausmacht, wenn es sich aus 100 von der DDS und 2 vom internen N-Teiler des ADF zusammensetzt aber nichts mehr zu holen ist.

Der VCO verstimmt sich wie gesagt um 26MHz/V. Danach kommt dann die DDS, so dass bei 1MHz 65kHz/V am Phasendetektor nachbleiben.

(Danke für die Hinweise!)

Ist erstmal nach Datenblatt bestückt, soll sowieso noch geändert werden bzw. ist es teilweise auch schon.

Den wollte ich anfangs einbauen, habe den Pegel dann aber mit der reaktiven Anpassung gerade noch hinbekommen.

Ist soweit kein Problem, die Leiterbahnen sind getrennt geführt bis zum Spannungsregler/C/Elko.

Meinst Du, dass damit was "zu holen" ist? Das Referenzsignal habe ich ja sogar extra für den Komparator symmetriert.

Was ahnst Du...? Unter den kritischen Blöcken gibt es eine beinahe durchgehende Massefläche. Das "beinahe" stört mich auch, aber sowas passiert, wenn eine Wunschliste gegeben wird, deren Realisierung sich bisher noch keiner überlegt hat.

An der PLL ja, am VCO nicht. Da hängen nur die beiden 100 Pikos aus dem Maxim-Datenblatt. Ich frage mich sowieso, warum da nichts weiter dran ist, eigentlich hätte da mindestens noch ein 10n und ein 1u sitzen sollen.

Wie schon geschrieben: unter den kritischen Baugruppen ist Kupfer, und reichlich Vias. Als ich anfangs andeutete, eine 4-lagige Platine haben zu wollen, wurde ich ganz seltsam angesehen...

Hallo nochmal,

zum Verständnis, warum ich es mir an einigen Punkten vielleicht leichter mache als es gut wäre (abgesehen von den Vorgaben...), sei vielleicht noch gesagt, dass meine ersten PLLs im MHz-Bereich aus ausgeschlachteten SDA3202 aus irgendwelchen Fernsehkisten bestanden, dort werden 4MHz Quarzfrequenz auf 7,8125kHz heruntergeteilt und dann mit der VCO-Frequenz im Bereich 16-1300MHz vergleichen, welche mit einem in Inkrementen von 8 Schritten wild programmierbaren Teiler bearbeitet wurde. Das Ganze bekommt dann ein simples Filter verpasst, sitzt meist auf einer einseitigen Platine und die Entkopplung ist auch ein Traum. Da wähnte ich mich schon relativ sicher :)

ich kenne zwar den ADF4002 nicht, habe aber mal einen kurzen Blick in's Datenblatt geworfen. Bei höherer Frequenz am Ausgang der DDS müßtest Du eigentlich einen relativ großen Jitter am Komparator bekommen, so wie man das bei einem fraktional Teiler auch erwarten würde, da wäre es kein Wunder, wenn der ALD nicht mehr bis zum Maximum kommt. Aber Dein Schleifenfilter sollte das Mitteln, falls es niedrig genug liegt.

Ich weiß nicht, ob ich die Probleme richtig verstanden habe. Du gehst also mit der DDS nicht unter 1.84 MHz und bei größeren Teilerfaktoren benutzt Du den internen Teiler des ADF4002? Wenn Du dabei mit der DDS bei 1.8 MHz und darunter bist, locked die PLL nicht mehr richtig, darüber aber schon? Neben dem Schleifenfilter, bei dem ja der Teilerfaktor mit drin sein muß, fällt mir da wieder der Komparator auf. Bei kleinen Sinusfrequenzen würde auch ein "gutmütiger" Komparator wie LT1016 jede Störung verstärken und im Nulldurchgang entsprechende Störungen hervorrufen.

Als Gegenmaßnahme fiele mir wie gesagt eine Hysterese ein, wobei der entstehende Phasenoffset IMHO die Stabilität nicht negativ beeinflussen sollte. Besser wäre natürlich das Vorzeichenbit des DA-Wandlers zu nehmen, aber da kommst Du leider nicht dran. Ich habe mir die Komparatoren noch nicht angesehen, ob da etwas zu machen ist, wie z.B. einige pF in der Mitkopplung.

Das kenne ich zu gut, Komparatoren in der Nähe digitaler Schaltungen, das kann nicht gut sein. Außerdem müssen Komparatoren im Nulldurchgang nicht unbedingt stabil sein, digitale Gatter sind es in der Regel auch nicht.

mfg. Winfried

Hallo Stefan,

An der Versorgung reichen 100pF definitiv nicht.

Man kann (fast) alles in zweilagig machen, muss ich auch oft fuer sehr kostensensitive Massenprodukte. Aber dann gehen locker zig Stunden zusaetzlicher Ingenieurarbeit rein. Das muss akzeptiert bzw. in meinem Fall vom Kunden mit dem Zweilagenwunsch bezahlt werden.

Ist behoben und wird morgen mit geeigneten 0603-Kondensatoren verbessert.

Den Satz merke ich mir für den Abschlussbericht :>

Die Teiler sind ja wohl pulse-swallowing divider wie es aussieht, das ist mir schon mal gänzlich unsympathisch, sind jetzt auch auf 1 programmiert.

Nein nicht ganz. Die ADF-Teiler sind raus. Ziel ist es, die DDS phasenrichtig auf ein zuvor in der Frequenz vermessenes Referenzsignal im Bereich 10kHz-100MHz zu synchronisieren, um dann mit den anderen DDS-Kanälen Signale mit bekanntem Phasenbezug zum Referenzsignal zu erzeugen - Prinzip warum denn einfach, wenn es auch kompliziert geht? Die DDS ist für die PLL also als Teiler zu betrachten.

Bei 1MHz+ sieht es sehr gut aus, habe mir das Ausgangssignal mal auf einem entsprechend brauchbaren Oszi angesehen (16GS/s), da zuckt nichts auffällig. Darunter ist es eine Katastrophe, so ab 100kHz geht's richtig los, dafür werde ich noch einen 2. Satz Komparatoren einbauen, oder eine richtig große Hysterese zuschalten. Oder digital die Impulse ausblenden. Oder ein Filter. Wie Du siehst,ist hier bis auf Handlungsbedarf noch nichts klar.

Hysterese und ähnliches hat leider einen Nachteil: der Phasenoffset ist im DDS- und Referenzkanal unterschiedlich, sobald die Spannung am Referenzeingang von der am DDS-Filter-Ausgang abweicht, und das ist Bedingung. Sollte der Härtefall eintreten und ich mit Hysterese arbeiten müssen, kommt ein Begrenzerverstärker mit bekannter Laufzeit an den Referenzeingang. Am 2. DDS-Ausgang hängt hinter einem Filter gleicher Art wie im PLL-Schaltplan ein AD8367 als VGA, gesteuert über einen kleinen PI-Regler, der einseits von einem DAC, andererseits von einem AD8310 (Log-Detektor) gefüttert wird und im Bereich 10kHz-100MHz die Ampltiude zwischen -5 und 15dBm einstellbar macht. Diesen Job macht er auch sehr gut, der Spektrumanalysator ist persönlich zum Gratulieren gekommen ;)

Inzwischen habe ich die Schleifenfilter jeweils dekadenweise berechnet und dabei darauf geachtet, jeweils eine Phasenreserve von 50-60 Grad zu bekommen und nicht allzu viele Bauteile umschaltbar machen zu müssen. Innerhalb dieser Bereiche liesse sich dann auch noch was mit dem Ladungspumpen-Strom machen, aber vorher habe ich noch ein ungeklärtes Problem offen: der digitale Lock-Detektor im ADF4002 sagt locked, der analoge produziert eine frequenzabhängige Spannung am Ausgang, weit unter der aus der ADISIM-Simulation. Im Prinzip würde ich bei fixer Breite der negativen Impulse am ALD-Ausgang ja auch erwarten, dass sich eine frequenabhängige Spannung dort einstellt, allerdings ist diese bei mir zu niedrig und korreliert so gar nicht mit den Datenblatt- und ADISIM-Angaben. Stabil ist sie jedoch, und die PLL produziert auch brav phasenstabilen Ausgang. Bei 1,8MHz komme ich auf ca. 1,3V am ALD-Kondensator bei 3V Vdd. Morgen geht's dann erstmal an das Thema Entkopplung von Analog und Digital und vor allem Ladungspumpe und Rest. Danach mehr, wenn zwischenzeitlich noch jemand eine Idee bzgl meines Lock Detektors hat, immer her damit :)

... wobei der Kunde dann womöglich nicht nur einmal zahlt, sondern je nach Produkt auch durch schlechtere Eigenschaften im Vergleich zum Wettbewerb und/oder erhöhten Ausschuss infolge kritischerem Verhaltens bei Toleranzen. Multilayer sind heute so preiswert zu haben, dass es garantiert

Bei DDS sollte man klipp und klar sagen: Bitte nicht ohne Groundplane. Danke. Punkt.

Lagengegeize ist zu 95% ein klassischer Fall von Einflußnahme durch "wir haben zwar keine Ahnung, aber davon jede Menge" Leuten, die das irgendwo als fixe Sparidee im Hinterkopf haben, aber nicht wissen, welchen Ärger und damit verbundene Zusatzkosten sie sich damit einhandeln.

Es ist ganz einfach: High Tech IC's wie schnelle DDS ätzt man nicht in der Badewanne (*) und man setzt sie nicht auf ungeeignete Low Tech Träger. Wenn $MANAGER anderer Meinung ist, hätte ich als Gegensparvorschlag den Betrieb des Dienstwagens mit Speiseöl/Wasser-Spüli-Mix anstelle des Motoröls, das spart gleich doppelt, zum einen das teure 0W50, zum anderen auch jede Menge Spritkosten infolge irreparablen Motordefekts, als Ausgleich gibt es dann ein sparsames ÖPNV Ticket ;-)

Gruß Oliver

P.s.: (*) Die Flußsäure wäre vermutlich der Emallie nicht so wohlgesonnen ;-) Ach so Plasmaätzen: Viel zu neumodisch, geht nicht auch Essigsäure aus dem Kolonialwarenladen ? ;-)

Einen zahlenden Kunden könnte man damit vielleicht beeindrucken...

...aber guck mal auf meine Mailadresse. Ich erspare mir weitere Kommentare...

Stefan Huebner schrieb:

Multilayer bei Prototypen ist auch noch mal etwas anderes. Während Multilayer in der Massenproduktion gar nicht so viel teurer ist, steigen die Kosten für Prototypen ganz enorm. Zweilagen bekommt man billig an jeder Ecke (oder macht es sogar selber) Prototypen für 4 Lagen sind schon deutlich teurer und bei >4 Lagen wird es wirklich teuer. Zumindest für eine Uni oder den Hobbybereich, wo die Arbeitstunden halt nicht wirklich mitgerechnet werden. Jan

Eben, daher ja auch das Schluchzen bei Erwähnung von vier Lagen. Und irgendwie ist das Ganze ja auch keine Zauberei, nur muss man erstmal die wesentlichen Punkte raus haben, dann ist es sicher auch mit 2 Lagen hinzubekommen. HF-Messtechnik sollte dann nach der Diplomarbeit sowieso nicht mein Haupttätigkeitsbereich werden...

Ja, der Preis liegt dann für eine Karte inkl. Einrichtungskosten bei den Üblichen Verdächtigen Discountern so um die 200 Euro. Die Zweilagenkarte liegt zwischen 50 bis 100 Euro.

Dafür funktioniert die Vierlagenkarte dann gut und bei der Zweilagenkarte setzt man eine zweistellige Zahl an Postings ab.

Echt schlimm das ;-/

Weißt Du, ich sehe das ganz einfach: Es gibt gewisse Dinge, die kosten halt Geld, und dazu zählt die Konstruktion von High Tech ebenso wie das Befüllen eines Autotanks (wobei eine Füllung inzwischen bei der o.g. Preisdifferenz liegen kann :-| Mir wäre nicht bewußt, dass der Tankwart bei Vorlage eines Studentenausweises Nachlass gibt. Wenn mir das als Studi oder Prof nicht gefällt, kann ich natürlich versuchen, Wasser in den Tank zu füllen, das ist dann billiger ...

Gruß Oliver

Und genau mit dieser Einstellung gehen dann die Uni-Abgänger in die Industrie und frickeln da ganz genau so weiter. Und dann fragt man sich, warum in .de Elektronikfirmen nicht wirklich hochkommen. Warum: Auch darum.

In den USA ist es beispielsweise üblich, dass dort statt Leiterkarten IC's als Abschlußarbeit entwickelt werden, und ja, die werden dann auch in MPW Programmen gefertigt, damit die Studenten ein Gefühl dafür bekommen, ob das, was sie entwickelt haben, auch tatsächlich funktioniert. So ein MPW Run kann für ein IC 10.000 Euro kosten. Sie machen es trotzdem.

Im Ergebnis entwickeln dann die Absolventen aus den USA in den dortigen Firmen IC's und unsere dafür Pflichtenhefte, weil es im Etat noch nicht mal für den Multilayer gereicht hat :-(

Ganz ehrlich: Ein Studium kostet den Staat geschätzt 40.000 Euro pro Student. Da sollten dann die 100 Euro Differenz für die Realisierung der Abschlußarbeit auf einem adäquaten Träger schon noch drin sein ...

Gruß Oliver