Странности модели смесителя в Мультисим 14.3

Цитата: Игорь 2 от Ноябрь 02, 2024, 07:22:02 pm

ключи в применённой FST3253 щёлкают не совсем синхронно...

Я раньше писал, что модели без потерь очень не любят несинхронность.
Сейчас проверил на обычном смесителе, сдвинул один открывающий импульс от другого на 0.4 нсек, рассогласование по входу уменьшает поступающую мощность всего на 0.17 дб.
А теперь в исследуемом:
при смещении на 0.02 нсек --> 0.07 дб
при смещении на 0.03 нсек --> 1.37 дб
при смещении на 0.04 нсек --> 2.64 дб

Остальное смотреть уже и не стал, что там такое происходит, только видел по осциллограмме на выходе, что там биения какие-то видны, одновременно с общей просадкой напряжения на выходе
Сравните, какой ужас происходит. Слева несинхрон, справа синхрон. Первая осциллограмм 0.03 нсек смещение, вторая 0.04 нсек. Последняя 0.02 нсек, почти незаметна разница

Вообще-то асинхронность ключей должна сопровождаться обвалом моделирования - ведь будут моменты, когда правая сторона последовательного контура виснет в воздухе, и току катушки течь некуда...

Я это понимаю, ранее уже приводил скрины, где выбросы по входу в десятки и сотни вольт в модели, даже без несинхрона. Решилось тем, что сопротивление ключа сделал не 0.1 Ом, а 0.001 Ом. Вот такая особенность, хочешь ввести сопротивление ключа, лучше добавочным резистором
В данном случае не смотрел, какая ЭДС самоиндукции будет на входе, но модель в расчёте пока не ломается

ПС Кстати, я ранее предлагал посмотреть осциллографом на входе трансформатора, что там, только щупом с малой ёмкостью

ПС Пока вижу, что назрела необходимость лаб работы по исследованию влияния несинхрона на параметры

Цитата: 6Ж2П от Ноябрь 04, 2024, 12:24:14 pm

только щупом с малой ёмкостью

Стандартный осциллографический HP9250 - 13 пФ, а самодельный активный - 1 пФ, но он больше 2 В по входу начинает рубить...

Цитата: Игорь 2 от Ноябрь 04, 2024, 12:56:14 pm

а самодельный активный - 1 пФ, но он больше 2 В по входу начинает рубить...

А я решил в модели посмотреть и ... ничего криминального не увидел. А почему? А вот хз, что-то модели тоже глючат и не поймёшь когда начнут, а когда закончат. На входе ничего не менялось, при клацании переключателя задержки и передача мощности на вход оставалась прежней. Ну значит глюк какой-то, потом разберусь

ПС А 2 вольта более чем достаточно, там же просто увидеть, есть ли выбросы, а не измерять дотошно

Проверил, всё так и есть, пошли выбросы на входе. При 0.02 нсек несинхрона их почти нет, а при 0.04 нсек на вольты ЭДС самоиндукции при дырке между импульсами ключей, при 0.02 нсек до 10 мВ.
И осциллограф на входе, показывающий разность напряжений на входе смесителя и на внутреннем сопротивлении источника, стал показывать биения, мощность потребляется неравномерно, а значит падает КПД.
Осциллограммы: белый трек напряжение на входе трансформатора смесителя (после контура), красный - дисбаланс напряжений на входе
1. Несинхрон 0.04 нсек
2. Синхрон.
3. Несинхрон 0.02 нсек
4. В конце схема контроля дисбаланса потребления мощности источника, с помощью алгебраических сумматоров находится разность напряжений на резисторе источника и на входе смесителя, контроль осциллографом
ПС Красный трек, это канал А, белый - В
Обратите внимание на чувствительность по каналам в первом и втором/третьем случае. ЭДС источника всегда 2 мВ

Да эти импульсы у идеальной катушки и идеальных ключей должны быть с бесконечным напряжением, а по жизни зависеть от паразитной параллельной ёмкости катушки, входной ёмкости ключей, и их временнЫх параметров.
Вряд ли моделировщик знает все эти цифры...

Цитата: Игорь 2 от Ноябрь 04, 2024, 03:58:52 pm

Вряд ли моделировщик знает все эти цифры...

Конечно не знает, что там намудрили создатели неизвестно. Факт, что модель как-то переваривала, но, с косяками. У ключей 1 ГОм сопротивление в закрытом состоянии, может это позволяло как-то "переваривать". Добавление даже 0.01 пФ на вход трансформатора или параллельно катушке, сразу возвращает расчёт к прежним показателям. Исчезают пульсации и потребление от источника возвращается на прежний уровень.

Тогда вопрос о доп потерях, где они набегают, опять актуален и идей новых нет.

Пока такие мысли. Измерили в одном режиме (стандартном) потери в смесителе. На сколько точно можно предполагать об изменении потерь при его переводе в другой режим работы?
Первое, на что хочу обратить внимание, это на моделирование потерь включением в цепи для тока дополнительных резисторов. На сколько это адекватно реальной работе?
На первый взгляд адекватно и вот почему. Потери в таком моделировании зависят квадратично от величины тока в цепи. У нас разные компоненты, от ключей до трансформатора, но все они работают в диапазоне токов, когда их вносимыми искажениями можно пренебречь, то есть, имеем линейную зависимость тока и напряжения, возникающего от прохождения данного тока, ну или наоборот, как кому нравится. То есть, соблюдается линейный закон Ома. Если бы имело место иное, то это мы наблюдали бы в виде роста искажений, изменении спектра на выходе.
В таком случае, чтобы посчитать потери, достаточно измерить потери в каждом элементе и затем произвести пересчёт в другой схеме согласно измерениям среднеквадратичного значения тока через соответствующий компонент.
У нас в смесителе можно выделить точку разветвления тока смесителя на выходе, одна цепь - полезный сигнал в нагрузку, вторая замыкает токи ненужных частот на землю. Суммарный ток течёт через ключи и вторичные обмотки трансформатора. Другая цепь, это цепь входного сигнала, текущего через первичную обмотку трансформатора и последовательный контур, ток представляет из себя гармонический сигнал.
По логике, остаётся только правильно посчитать/измерить токи, а потери должны рассчитаться по формуле.

Вот графики среднеквадратичного значения тока смесителя, ток, который течёт через ключи и трансформатор со стороны вторичной обмотки.
Первый график без потерь в ключах и трансформаторе, а также КК. Сначала стандартный режим с диплексером, второй участок - замкнут параллельный контур диплексера, третий участок, включен на входе последовательный КК, четвёртый участок сопротивление нагрузки 82 Ома, пятый, это 150 Ом нагрузка.
Второй график всё аналогично, но при введении в модель сопротивления ключей 13.3 Ома, что даёт потери около 1 дб, помимо 3.922 на преобразование на гармониках.
По этим графикам не могу понять, где набегают 3.7 дб потерь в смесителе. Даже 2 дб потерь никак не могу усмотреть
ПС Потери на рассогласовании входа при сопротивлении нагрузки 82 и 150 Ом небольшие совсем. Если во втором случае нагрузка 50 Ом, то там существенно теряем на входе из-за рассогласования.

Есть подозрение, что всё-таки, Мультисим здесь не совсем корректен...

Цитата: Игорь

Есть подозрение

Подозрение, да, имеет место быть такое. Вот если я смотрю спектр этого суммарного тока, то там провал по зеркальному каналу больше 20 дб. Суммировал энергию даже около 30 спектральных палок, там мизер набегает относительно мощности полезной компоненты, но самоочевидно, что это не так, ибо форма тока совсем не синусоидальная и квадрат тока всех этих компонент десятые доли от квадрата основного тока. Буду ещё смотреть, перепроверять

Игорь, согласно Вашим измерениям, исходный смеситель имел потери 5 дб, из них 0.5 дб вх трансформатор, 0.6 дб видимо на ключах. Поскольку суммарный ток смесителя в режиме "без потерь" вырастает, причём растёт не только полезная компонента, то ток побочных частот, который замыкается по контуру "земля - трансформатор - ключи - параллельный контур на частоту ПЧ - земля" внутри смесителя, неизбежно приводит к росту тепловых потерь (именно на ключах и в трансформаторе) относительно обычного режима. Если именно это причина остаточных 3.77 дб потерь, то очевидно, что надо уменьшать потери исходного смесителя. Входной последовательный контур, который в обычном режиме вносит 0.2 дб потерь, в режиме "без потерь" тоже внесёт свою небольшую лепту, поскольку ток полезной компоненты растёт, значит тепловые потери в контуре тоже подрастут.
Но вот я что-то не припоминаю цифр лучше, чем 4.5 дб потерь, ближе к числу 3.922 дб вроде не встречал.
В любом случае, попробовать снизить потери исходного смесителя имеет смысл, ибо, если в стандартном случае мы стремимся асимптотически к 3.922 потерь в идеальном случае, то в варианте "без потерь" к 0 дб.
Здесь мыслю два варианта.
1.Отказаться от приведения именно к 50 Ом и найти оптимальное сопротивление тракта для работы с минимумом потерь.
2.Обдумать вариант параллельной работы смесителей, как простейшее предложение, это запараллелить ключи.

Подумаю на досуге, пока что рабочий стол занят...

Цитата: 6Ж2П

как простейшее предложение, это запараллелить ключи.

Как раз по теме запараллеливания ключей. Рисую платку вот под такой смеситель. АД774, у которых и так довольно низкое сопротивление каждого ключа, ну и что бы упростить разводку, и использовать все ключи в микросхеме, ключи запараллелены. Как, для экспериментов пойдёт?
И какой контур на выходе ДПФ желателен? Сейчас вот в трансивере появились два приёмника, на входе каждого свой ДПФ. Так что бы была возможность слушать приёмники одновременно на разных диапазонах, появилось желание выполнить все входы ДПФ с последовательными контурами. Может и с контурами на выходе сразу разобраться?