Forum: HF, Funk und Felder PLL Layout ADF5355 / ADF5356


von Tobias P. (hubertus)


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Hallo zusammen
ich bin grade dabei, mich an einem PCB zu versuchen mit ADF5356. Ich 
hatte zuerst den ADF5355 vorgesehen, aber dann habe ich gelesen, dass 
der 5356 die verbesserte Version davon sein soll. Also habe ich auf den 
gewechselt.

Im Moment rätsle ich ein wenig darüber, wie man den Layout am besten 
macht. Hat hier jemand den 5355 oder 5356 schon eingesetzt?

Ich habe versucht, an jedem Supply Pin 100nF und 10pF zu platzieren. Mir 
erscheint aber dadurch das Layout eher suboptimal zu sein.
Ich habe gesehen, dass das Evalboard doppelseitig bestückt ist. Sofern 
möglich, möchte ich das gerne vermeiden.

Interessant finde ich auch, dass der Ausgang des Phasendetektors auf der 
gegenüberliegenden Seite zum Eingang des VCOs liegt - dadurch muss man 
zwingend eine der Leitungen über ein Via führen, welche der Leitungen 
ist weniger empfindlich? spontan würde ich sagen, das Loopfilter so nah 
wie möglich am VCO Eingang, und dann den Ausgang vom Phasendetektor 
Charge Pump über ein Via zum Loopfilter führen.

Kann das funktionieren?
PCB soll 4 lagig sein, für die 3.3V / 5V analog und 3.3V digital sind 
separate Spannungsregler vorgesehen und die Speisepins sollen über 
Polygone verbunden werden. Ich setze 0603 und 0402 Bauteile ein, damit 
es gerade so noch von Hand bestückbar sein sollte.

Das Layout im Anhang soll nur mal verdeutlichen, wie lang die Leitungen 
zum Anschluss der Speisepins etwa werden, da sind noch hässliche Ecken 
und Kanten drin, die kommen natürlich weg, ich wollte nur "mal schauen" 
ob ich überhaupt alle Pins anschliessen kann.

: Bearbeitet durch User
von Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite


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Tobias P. schrieb:
> Ich habe versucht, an jedem Supply Pin 100nF und 10pF zu platzieren. Mir
> erscheint aber dadurch das Layout eher suboptimal zu sein.

Wichtig ist, die einzelnen Supply-Pins gut voneinander zu entkoppeln. 
Ich habe dazu für jede Versorgung ein Pi-Filter mit Ferriten genommen, 
und der VCO-Versorgung einen eigenen rauscharmen Spannungsregler 
verpasst (das mag allerdings übertrieben sein). Insbesondere die 
Ladungspumpe ist recht problematisch, da sie kurze steile Impulse 
erzeugt.

Das ist übrigens das größte Problem bei diesen integrierten 
Synthesizer-Chips: Der VCO ist nahe an den schnellen digitalen Signalen 
(Ladungspumpe, Teiler, etc.)., und somit nicht gut davon isoliert. 
Gerade bei höheren PFD-Frequenzen werden die sich zu im einem gewissen 
Grad immer als Störlinien in Trägernähe niederschlagen.

> Interessant finde ich auch, dass der Ausgang des Phasendetektors auf der
> gegenüberliegenden Seite zum Eingang des VCOs liegt

Das ist wohl mit Absicht so gemacht, um den empfindlichen VCO-Eingang 
gut vom PFD und der Ladungspumpe isolieren zu können. Ich hatte das, 
glaube ich, so gemacht, dass das Loop-Filter auf der Seite des 
Ladungspumpen-Ausgangs sitzt, und der letzte Kondensator des Filters 
direkt am VCO-Eingang, mit guter niederinduktiver Masseanbindung an der 
anderen Seite des Kondensators. Die Verbindung geht dann über zwei Vias 
über die Unterseite der Platine, auf der anderen Seite der Masselage. 
Keine Ahnung, welche Variante die optimale ist.

Hier das Beispiel mit LMX2582, der ähnlich funktioniert und ein 
vergleichbares Pinout hat (Platinenlayout als KiCAD-Projekt und 
Gerber-Files sind auch dabei); Schaltplan-Seite "Main PLL":

https://www.mariohellmich.de/projects/sig-gen-iii/files/sig-gen-iii_schema.pdf

https://www.mariohellmich.de/projects/sig-gen-iii/sig-gen-iii.html

von Tobias P. (hubertus)


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Ciao Mario

herzlichen Dank für die Tips.
Das mit dem Pi Filter schaue ich mir auch sehr gerne an.

Ich habe auf meinem PCB 6 Volt von einem Schaltregler, und habe danach 3 
separate Linearregler verbaut; ich wollte es zuerst low-cost haben und 
habe LM1117 benutzt, für 5V ANALOG, 3.3V ANALOG und 3.3V DIGITAL.
Danach habe ich das hier gefunden

https://www.dd1us.de/Downloads/A%20low%20cost%20signal%20generator%202018-06-09%201v0.pdf

wo aufgezeigt wird, dass der 1117 Probleme bereitet, und so habe ich auf 
meinem PCB nun den Spannungsregler für 3.3V ANALOG und 5V ANALOG auf den 
ADM7151 geändert. Dann an jedem Versorgungspin der PLL habe ich 100n + 
10p beschaltet.

Bei mir soll die PFD Frequenz um die 10 MHz sein, da ich bei CLKIN gern 
einen OCXO rein geben möchte. Ich habe angedacht, einen ECL Takttreiber 
MC100LVPECL16 zu benutzen, da im ADF5355 Eval Board auch ein 
Quarzoszillator mit ECL Ausgang benutzt wird, um den Takteingang zu 
treiben.

Theoretisch würde ich auch lieber VCO und PLL getrennt haben wollen, 
aber das macht das Board nur umso komplizierter.

Bei mir ist auch nur der Ausgang B beschaltet, da ich nur die Frequenzen 
zwischen 6.8 und 13 GHz benutzen will. Hauptsächlich wird es wohl um die 
10 GHz sein. Ich möchte damit einen HMC977 antreiben, um 20 GHz runter 
zu mischen.

von Gerhard H. (ghf)


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Den ADF5356 habe ich schon benutzt; mir missfällt, daß der
so gut wie keine Grundwellenunterdrückung hat, wenn man den
Verdoppler benutzen muss. Im Schirmphoto sind fast so viel
5 GHz wie die erwünschten 10 GHz.

Dass der VCO-Eingang und der PD-Ausgang jeweils auf der
anderen Seite des Chips liegen ist ärgerlich. Es verhindert
praktisch eine 2-seitige Platine, wenn man keine Wette darauf
abschließen will, wieviel Dreck man sich auf der Runde rings
um den Chip einfängt. Mindestens 1 Tiefpass-Stufe sollte auf
der VCO-Seite sein.

Bei mir wurde es ein Multilayer Rogers TMM-6 & FR4. TMM6
würde ich nicht nochmal nehmen; es hat eine Konsistenz wie
ein alter Radiergummi.

Die super-spezial-spezielle Platinenbude aus dem schwarzen
Walde hat prompt im ersten Anlauf die Striplines auf das FR4
gepackt und die Stromversorgung auf Rogers. Nicht, dass wir
drüber gesprochen hätten.

Der Ringresonator cancelt die Grundwelle ( lambda/4 gegen
3/4 lambda) wenigstens so weit dass der Ringmischer
normal arbeitet. Danach kommt noch ein Hittite HMC451
damit der HMC-220-Mischer genug injection power bekommt.

Ich bin dann auf den TI LMX2594/95 umgestiegen, der
geht viel höher ohne den Verdoppler. Einen Treiber dafür
habe ich noch nicht. Als ich Hardware hatte, gab's den
Chip plötzlich nicht mehr. Funktioniert aber mit der
TI-Software am TI-USB-Dongle. Alles wieder zu haben.

Vom TI kannst Du ein paar Platinchen bekommen, hat
bei JLCPCB fast nix gekostet.

von Tobias P. (hubertus)


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Hallo Gerhard

ich schick dir noch eine PM wegen der Platine.

würdest du sagen, der LMX wäre eher empfehlenswert als der ADF?
bestechend ist, dass er die LDOs integriert hat, was wirklich toll ist.

Wie sieht das Spektrum aus? komme ich mit einem 4 Lagen Board beim LMX 
hin? ich sehe auch, dass er mehr Ausgangsleistung bringt, dh. ich könnte 
mir sogar den Verstärker noch einsparen. Das wäre wirklich zu überlegen!

ist es OK für die Referenz 10 MHz von einem OCXO zu nehmen? wie gesagt 
habe ich noch eine Umsetzung auf ECL vorgesehen, um einen ordentlichen, 
differentiellen Takt zu haben.

Gruss
Tobias

von Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite


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Tobias P. schrieb:
> würdest du sagen, der LMX wäre eher empfehlenswert als der ADF?

Ich habe jetzt nicht im Detail verfolgt, was Analog in den letzten paar 
Jahren in dem Frequenzbereich an integrierten Synthesizern 
herausgebracht hat. Bis dahin war es aber so, dass die TI-Synthesizer 
von den Daten einen Tacken besser waren, als die von Analog. Es lohnt 
sich also, mal zu vergleichen.

> ist es OK für die Referenz 10 MHz von einem OCXO zu nehmen?

Gehen wird das. Im Hinblick auf das Phasenrauschen ist es allerdings 
vorteilhaft, eine höhere PFD-Frequenz und damit kleinere PLL-Teiler 
einzustellen, und einen phasenrauscharmen VCXO bei entsprechender 
Frequenz als Referenz für die PLL zu verwenden. Der kann bei Bedarf dann 
ja wiederum an eine genaue 10 MHz-Zeitbasis angebunden werden. Nachteil: 
höhere PFD-Frequenz bedeutet mehr Störlinien am Träger (die 
TI-Datenblätter spezifizieren die Pegel der Störlinien oft nur bei 20 
MHz PFD-Frequenz, Analog Devices schweigt sich gern über die genauen 
Bedingungen dieser Spezifikation aus). Es kommt darauf an, was man 
erreichen will.

> wie gesagt
> habe ich noch eine Umsetzung auf ECL vorgesehen, um einen ordentlichen,
> differentiellen Takt zu haben.

Man kann auch mit einem kleinen Balun nach differenziell konvertieren. 
Bei einem 10 MHz OCXO hätte ich aber wahrscheinlich wenig Skrupel, den 
single-ended an den Synthesizer-Chip anzubinden.

von Gerhard H. (ghf)


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Tobias P. schrieb:
> Hallo Gerhard
>
> ich schick dir noch eine PM wegen der Platine.

dk4xp at arcor dot de

> würdest du sagen, der LMX wäre eher empfehlenswert als der ADF?

Also, ich finde ihn besser. Alleine, dass ich den Ringresonator
loswerde. Dann brauche ich auch kein Rogers-Multilayer.

> bestechend ist, dass er die LDOs integriert hat, was wirklich toll ist.

Das ist aber kein Freibrief für das Füttern aus einer USB-Wandwarze!


> Wie sieht das Spektrum aus? komme ich mit einem 4 Lagen Board beim LMX
> hin? (ja)

Anscheinend ganz gut. Phasenrauschen kann ich nur bis 30 MHz messen,
mit Timepod & Kreuzkorrelation. Per XCORR kann man DUTs messen, die
besser als die beiden benötigten Referenzen sind, typ. 20 dB. Man kann
sich dann iterativ hoch-hangeln.

> ich sehe auch, dass er mehr Ausgangsleistung bringt, dh. ich könnte
> mir sogar den Verstärker noch einsparen. Das wäre wirklich zu überlegen!
>
> ist es OK für die Referenz 10 MHz von einem OCXO zu nehmen? wie gesagt
> habe ich noch eine Umsetzung auf ECL vorgesehen, um einen ordentlichen,
> differentiellen Takt zu haben.

10 MHz funktioniert, aber so hoch wie möglich ist besser für die
Komparator-Frequenz. Eigentlich baut man einen Frequenzvervielfacher,
und für f*10 kommt das Gras-Rauschen 20 dB hoch. Außerdem werden die
Spurii über einen größeren Frequenzbereich verteilt.

Ich baue gerade an einem Stereo-Downkonverter bis 15 oder 20 GHz
für das Timepod. 1. ZF ist 900-930 MHz mit SAW-Filter, 2. LO ist
900 MHz = 100MHz-Ofen mal 3 mal 3. Der gleiche SAW-Typ putzt auch den
2. LO für €3, no tune. Jeder der beiden Kanäle braucht einen
eigenen 100 MHz-XO, sonst korreliert sich das Rauschen der
Downkonverter nicht weg. Die beiden ersten LOs sind LMX. Macht
nix wegen der XCORR. Man muss nicht schneller schwimmen können
als der Hai. Schneller als der Nebenmann reicht, bei 20 dB Vorsprung.

Es soll auch einen neuen Synth von AD geben, den habe ich mir aber
noch nicht angesehen. Irgendwann ist Schluss!

> Gruss
Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Markus W. (dl8mby)


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Hallo Gerhard,

meinst Du mit Timepod so was, siehe Link:

www.miles.io/timepod/ss_1pg.pdf

Der Begriff sagte mir nichts, weshalb ich eine
Suchmaschine befragte.

LG
Markus

von Gerhard H. (ghf)


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Markus W. schrieb:
> Hallo Gerhard,
>
> meinst Du mit Timepod so was, siehe Link:
>
> www.miles.io/timepod/ss_1pg.pdf

Ja, genau das. Oder fast. Ein paar Freunde aus Norditalien
haben einen Nachbau gemacht und ich habe einen Platinensatz
abgefasst, es ist halt ein 19"-Einschub geworden. (Das Design
war mal veröffentlicht worden)

Eigentlich war ich drauf&dran ein Original zu kaufen, habe
dann aber gewartet weil ein Kunde eins gekauft hat mit dem
ich erstmal spielen konnte. Ich war dann 14 Tage zu spät weil
JMiles das Design an einen Multi verkauft hat, wodurch sich
der Preis von heute auf morgen mehr als verdreifacht hat.
So kurz unter $20K war mir dann doch zu viel.  :-(

Auch interessant:  <  http://www.aholme.co.uk/PhaseNoise/Main.htm    >
Eigentlich sollte man das auch auf 2 RedPitayas aufteilen können.

Gerhard

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