Extron CVDA video distributie amp modificatie voor 10MHz

Grappig dat je een (bijna) gelijk exemplaar hebt gevonden. De mijne heb ik in 2013 op Koninginnedag gekocht voor €2.

Ik heb de mijne nog steeds niet omgebouwd, maar ik heb wel de juiste weerstanden tijdens een reis gevonden en aangekocht.

50Ω in het formaat hierboven, zie je niet zo vaak.

De koppelcondensatoren die je hebt toegevoegd snap ik, maar ik neem aan dat beveiliging tegen DC niet nodig was want dat kon in de originele toepassing ook plaatsvinden en dan had Extron dat ook wel gedaan.

Het is exact dezelfde print als die de bovenste print in de mijne, dus ik ben geïnteresseerd in je metingen. Misschien dat ik die van mij dan ook eens onder handen neem.

Ha heer miedema,

Dat is nog eens hergebruik dit is ook van toepassing voor @flash2b
Dat Extron geen condensatoren gebruikt is de keuze tussen uitvoerbaarheid en beveiliging voor video vanaf 50Hz is 10nF wel heel klein.
Voor 10MHz is 10nF weer aan de hoge kant ik denk 1nF beter op zijn plaats is.
De 3V uitgangsspanning met 6 keer 100Ω parallel ≈ 16.5Ω zal meettechnisch beken moeten worden de gegevens ontbreken en ik heb nooit geprobeerd om 6 keer 100Ω af te sluiten.
Verder zie ik geen probleem @heer miedema nette constructie.

Groet Henk.

Hi Henk,

Stukje uit de datasheet van de EL2099.

Driving Cables and Capacitive Loads
The EL2099 was designed with driving multiple coaxial cables
in mind. With 440mA of output drive and low output
impedance, driving six, 75Ω double terminated coaxial cables
to ±11V with one EL2099 is practical.

Ik denk dat wat testjes zullen moeten worden gedaan om te zien of 6x 100Ω bij 3V_TT mogelijk is met een goede vervorming.
Maar ik denk dat het wel los zal lopen, mijn ervaring met Elantec producten is dat ze meestal goed hun specs halen.

Ik zie uit naar Gertjan zijn metingen

Groet,
Bram

Ha flash2b,

Inderdaad zijn onze Extrons bijna identiek. Alleen bevat die van jou een extra print voor audio distributie.
Ik dacht eigenlijk dat je hem al lang omgebouwd had....

Mooi dat je weerstanden van precies 50Ω hebt kunnen vinden. Ze zitten in geen enkele standaard reeks....

Dat er origineel geen koppel C's in je Extron zaten heeft alles te maken met de originele toepassing. Composite video bevat ook heel laagfrequente componenten (denk aan 50Hz rastersync), en eigenlijk ook DC: de syncpuls moet van 0...0,3V zijn, en daarbovenop de luminantieinfo tussen 0,3 en 1V.
In de nieuwe toepassing is DC koppeling niet nodig, en LF wegfilteren zelfs zeer gewenst.
(electron920 schreef bovenstaand in andere woorden ook al...)

Qua DC beveiliging door de koppel Cs, bedenk dat een (experimentele!) 10MHz amp op een testbench aanzienlijk meer risico loopt dan een video amp ergens in een vaste opstelling. (OK, ik ben ook een beetje beïnvloedt door mede forum gebruikers ) Maar bedenk ook dat die koppel C niet alleen de Extron beveiligt, maar ook je meetapparatuur tegen een defect in de bejaarde Extron!

Dank je voor de typo signalering. Dat flux was zo bedoeld: beetje "slang" met een glimlach....

@ blackdog
Welkom terug van EEVblog (leuke ovenschakeling trouwens!)
Inderdaad is het meten van die vervorming m'n volgende punt van aandacht. Ben er mee bezig!

Dimensionering van koppel C en afsluit weerstand

Ik besloot om nu eens wat meer aandacht te geven aan de dimensionering van koppel C en afsluit weerstand. Er zijn verschillende ideeën over hoe groot zo'n koppel C zou moeten zijn, en hoe precies komt nu die 50Ω afsluitweerstand.... De posts hierboven zijn hiervan alweer een illustratie

Eerst maar de koppel C.

Eerder koos ik hier 10nF, anderen 0,1uF. Die 10nF is bij 10MHz zeker nog capacitief, van een 0,1uF is dat niet zeker, maar hoe belangrijk is dat?
Als je belang hecht aan een betere VSWR onder de 10MHz kies je eerder voor 0,1uF. Maar wederom, hoe belangrijk is dat als er uitsluitend 10MHz op de lijn staat?
Helaas kwam de 1nF suggestie van Henk hier boven te laat om mee te nemen, eerder leek me een Xc van 16Ω wat te groot worden.

Ik zocht een paar geschikte kandidaten uit mijn bakjes: 10nF NPO en 0,1uF X7R. En gekeken naar de impedantiecurven van die twee:

^{klik op plaatje voor een grotere versie}

Inderdaad is de 10nF bij 10MHz nog keurig capacitief, z'n resonantie ligt pas rond de 25MHz. Z'n impedantie bij 10MHz zit op 2Ω (zie marker).
De 0,1uF heeft z'n resonantie precies op 10MHz. En als je dat zo ziet is daar ook wel wat voor te zeggen: Z'n impedantie is op 10MHz op z'n laagst: rond 0,2Ω. En daarbij gedraagt hij zich, op de overgang van capacitief naar inductief, nog Ohms ook .

Vervolgens ben ik met de VNWA netwerkanalyser gaan kijken wat het verschil is tussen die 2 condensatoren. (Voordeel van de VNWA is dat je makkelijk meer parameters tegelijk kunt plotten)
Ik soldeerde ze om de beurt in een uitgang van de Extron en keek naar de reflectiedemping en VSWR:

^{klik op plaatje voor een grotere versie}

De sweep loopt van 100kHz tot 200MHz. Links verticaal de schaal voor de reflectiedemping (groen), en rechts verticaal de schaal voor de VSWR (rood)

De vage curven zijn gemaakt met de 0,1uF C, en de vettere curven met de 10nF C.
In het algemeen zien we dat naar lage frequenties toe de reflectiedemping (en dus ook de VSWR) slechter worden. Dat komt natuurlijk omdat de impedantie van de koppel C toeneemt. Logisch dus ook dat dat effect bij de 0,1uF minder is.

Maar ook aan de hoge kant loopt de reflectie demping snel terug! Hier is de oorzaak (naast het inductief worden van de koppel C) dat de uitgangs impedantie van de EL2099CT power opamp snel oploopt (z'n openloop gain loopt terug). Daardoor ligt de frequentie waar de reflectiedemping optimaal is ook wat lager dan je uit het impedantieplaatje hierboven zou verwachten, zeker met de 0,1uF C.

Kijken we nu bij 10MHz, bij Marker 1 (driehoekjes), dan is te zien dat de 10nF een net wat betere reflectiedemping geeft als de 0,1uF. Omdat de impedantie van die 10nF rond 10MHz nog steeds aan het dalen is compenseert hij een beetje voor het oplopen van de uitgangsimpedantie van de EL2099CT. Dat komt hier mooi uit!
(De uitgangs C is nog capacitief, en de uitgangsimpedantie van de EL2099 is in feite inductief geworden).

Volgende stap is het bepalen van de afsluitweerstanden.

M'n natuurlijke instinct is, net als bij flash2b, om deze perfect 50Ω te maken . (of preciezer: om de totale afsluit impedantie precies 50Ω te maken).
Maar waartoe dient die afsluitweerstand? Eigenlijk vooral om voor een zo goed mogelijke reflectiedemping te zorgen. En hoe kritisch is dan die waarde?

In dit geval heb ik die ideale weerstanden niet, en wel een bak 47,5Ω en zelfs een doos vol 51,1Ω van een radiomarkt. Dus maar eens kijken met de VNWA hoe groot die verschillen nu eigenlijk zijn:

^{klik op plaatje voor een grotere versie}

De vagere curven zijn gemaakt met een afsluitweerstand van 47,5Ω, de vettere met 51,1Ω.
Nu heb ik ook in blauw de uitgangsimpedantie mee geplot. (1Ω per divisie, rechts staat de 50Ω referentie) Dat lijkt een enorm verschil tussen die twee......
Maar kijk nu eens naar naar de reflectiedemping en VSWR bij 10MHz (marker 1): Bijna geen verschil....
De ideale waarde zal met 49,9Ω weerstanden hier tussen in liggen. Maar eigenlijk voldoet de 51,1Ω weerstand praktisch net zo goed. (Waarvoor dient die afsluitweerstand anders dan voor zo goed mogelijke reflectie demping?...)
En dit is een budget project, ik ga geen weerstanden kopen als er een doos vol in de kast staat .

Wat ik niet gedaan heb (budget project....), maar waar die oplopende curven in het hoog wel aanleiding voor geven is een compensatienetwerkje over de uitgang hangen om in het hoog de uitgang meer richting 50Ω te houden. Eerst maar eens zo kijken hoe het bevalt, er staat tenslotte uitsluitend 10MHz op de lijn. Ook zit er (in mijn situatie) aan de andere kant van de 10MHz lijnen altijd een afsluiter. Evt. reflecties worden dus toch gedempt.
Maar misschien kan ik me later niet inhouden om toch de reflectiedemping bij hogere frequenties te verbeteren met een netwerkje...

Nog een gedachte over die slechtere reflectiedemping boven 10MHz: die wordt dus veroorzaakt door de afnemende versterking van de EL2099, maar diezelfde afnemende versterking zorgt er òòk voor dat signaal boven 10MHz (harmonischen) ook zachter in het uitgangssignaal zitten .

Dus, de uiteindelijke dimensionering komt uit op 10nF koppel Cs met een 51,1Ω afsluitweerstanden.

Bovenstaand overziend, was de 1nF suggestie van electron920 nog niet zo slecht. Door de afsluitimpedantie voor een groter deel capacitief te houden was nog iets meer van de oplopende uitgangsimpedantie van de EL2099 te compenseren geweest. (De serieweerstand wordt dan kleiner, om toch weer op een afsluitimpedantie van 50Ω uit te komen) Dat het laag kantelpunt dan nog een decade omhoog schuift is ook alleen maar gunstig. Nu alweer een inzichtje voor een volgende keer .

En hoe gedraagt de versterker zich nu met de nieuwe 10nF koppel C's? Hier de frequentiecurve:

^{klik op plaatje voor een grotere versie}

Aan de lage kant is het effect van de koppel c's te zien: het laag -3dB punt ligt nu op 230kHz. Nog laag zat. Maar van lichtnet harmonischen, en modulatie daardoor, zal ik geen last meer hebben.

Aan de hoge kant is nog iets interessants te zien: De paarse curve is gemaakt met 1 uitgang belast. Het -3dB punt ligt als vanouds op 86MHz. Maar de gele curve is gemaakt met alle uitgangen 50Ω belast. Het -3dB punt schuift dan omlaag naar 52MHz....

Nu eerst verder kijken hoe het met de vervorming zit, en hoeveel die toeneemt met meer belasting...

groet, Gertjan.

Vervorming Extron CVDA gemeten

Omdat video distributie versterkers bedoeld zijn voor kleinere signalen is de uitsturing bij gebruik voor 10MHz altijd een heikel punt.
Natuurlijk heb ik van te voren een paar testjes gedaan, en gaf de EL2099 datasheet vertrouwen. Maar ik was toch wel benieuwd naar de vervorming van de omgebouwde Extron

Vervorming van een 10MHz signaal meten is nog niet zo makkelijk, m'n vervormingsmeter gaat niet zo hoog .
Meestal kijk ik naar de grootte van de prominente harmonischen, en weet dan wel genoeg. Maar na wat spelen was al snel duidelijk dat de vervorming verandert met signaalniveau (logisch...) maar ook met het aantal belaste uitgangen. Dus daar wil ik wel nauwkeuriger naar kijken.

M'n Rigol SA heeft een aparte functie om THD (Total Harmonic Distortion) te meten. Je geeft aan (met de Center Frequency) wat de grondtoon is, en vervolgens meet de SA achtereenvolgens in zero span het niveau van de 1^e 10 harmonischen, en berekend daar de THD uit. Dat ziet er zo uit:

Dat is dan een meting voor 1 frequentie, en èèn uitgangsniveau... Dus zo hele series doen, en die noteren in Excel....
Ik heb gemeten met 1 uitgang belast, en met alle 6 uitgangen belast. Ik gebruikte m'n Rigol DG1032Z als bron, maar die vervormt zelf natuurlijk ook, dus dat heb ik ook apart gemeten.

^{klik op grafiek voor grotere versie}

De blauwe lijn is de vervorming van de Rigol generator. Rood is de output van de Extron met 1 uitgang belast, de groene curve is met alle 6 uitgangen 50Ω afgesloten,
Inderdaad gaat de Extron dus meer vervormen naarmate meer uitgangen belast worden. Maar hij krijgt het pas moeilijk boven +20dBm, alle uitgangen belast. En dat is veel hoger dan je bij 10MHz referentie signalen zult tegenkomen.

Hoeveel vervormt de Extron praktisch? Kijk ik naar mijn standaard niveau van +10dBm dan zit dat tussen 0,35% en 0,9% (afhankelijk van het aantal gebruikte uitgangen) . Ook op het hogere oude HP standaard niveau van 1Vrms (=+13dBm) komt de vervorming niet boven 1% uit.

Hoe moeten we dat getal van 1% inschatten? Voor een audio man klinkt het vrij hoog
Ik heb flink wat specificaties van distributieversterkers, en 10MHz bronnen doorgespit, en kom vaak een specificatie van rond -40dB harmonischen tegen. Rond 1% dus. Ook mijn MasterClock en GPSDO zitten in die orde van grootte.
Daarmee zit de Extron dus midden in het veld. Zeker voor algemeen distributie werk (ref voor counters etc.) zal de Extron dus prima voldoen.

De disrupties in de curven (bij 3-4dBm, en 13-14dBm) komen overigens uit de Rigol generator. Dat is op de niveau veranderingen waar ik in de Rigol relais hoorde klikken naar een andere verzwakker.

Omdat de vervorming zo toeneemt naarmate meer uitgangen belast worden heb ik daar ook naar gekeken:

^{klik op grafiek voor grotere versie}

Hier zie je horizontaal het aantal met 50Ω belaste outputs. Ik heb gemeten bij mijn standaard niveau van +10dBm. De vervorming neemt vrij lineair toe.

De belasting met 4 outputs is waar de EL2099 voor gespect is (is gelijk aan 6x 75Ω belast). De extra belasting door de mod naar 50Ω lijkt dus weinig problemen te geven.

groet, Gertjan.

Meer over Extron vervorming

Er is meer te zeggen over de vervorming van de Extron dan het getalletje %THD laat zien.....
Wat is er aan de hand: Stuur je een signaal door de Extron, dan worden de harmonischen hoger. Maar hogere harmonischen worden juist lager.... (door de beperkte bandbreedte)

Dat is goed te zien als kijkt naar wat de Extron met de 10MHz van mijn Miller GPSDO doet. Het uitgangssignaal van die Miller is oorspronkelijk een blok, waar via een C-L-C-L-C filter een sinus van gemaakt wordt.
Het signaal recht uit de GPSDO ziet er zo uit:

^{klik op plaatje voor grotere versie}

We kijken van 0 tot 200MHz. Het 10MHz signaal is ong. +12dBm, met flink wat harmonischen. Met de delta-marker meet ik het verschil tussen grondtoon en de dominante 2e harmonische: -40,15dB. 1% vervorming dus (plus een beetje, van de hogere harmonischen). Klinkt bekend
Het 10MHz signaal van die GPSDO is dus een vrij standaard referentiesignaal, met mogelijk wat meer harmonischen vanwege z'n blok oorsprong.

En zo ziet het zelfde signaal er uit op de uitgang van de Extron:

^{klik op plaatje voor grotere versie}

Kijken we weer naar die 2e harmonische, dan is de vervorming heel licht toe genomen. Die 2e harmonische is gestegen van -40,15dB naar -39,74dB.
Maar vergelijk de hogere harmonischen met het vorige plaatje: ze zijn grotendeels verdwenen .

Bij bovenstaande meting had ik 1 uitgang van de Extron belast. Hier nog een keer dezelfde meting, maar nu met alle 6 uitgangen 50Ω belast:

^{klik op plaatje voor grotere versie}

We zien hetzelfde beeld, maar wat extremer: de 2e harmonische is gegroeid naar -36,37dB. (Alle lagere harmonischen zijn gegroeid...) En tegelijkertijd zijn de hogere harmonischen nog verder gedempt. Want de bandbreedte van de EL2099 is verder afgenomen....

Ik heb bovenstaande plaatjes (met een extra plaatje met 3 uitgangen belast) achter elkaar in een pdf gezet: Extron-distorsie-GPSDO-spectrum.pdf
Zo kun je met je PDF viewer als een slideshow door de plaatjes scrollen, en de verschillen makkelijker zien.

Deze plaatje laten toch een ander beeld zien van de Extron vervorming dan alleen de grafiek uit m'n vorige post.
Kijk naar het verschil tussen 1 en 6 uitgangen belast. Volgens de grafiek neemt (bij deze +12dBm) de vervorming flink toe: van 0,43% naar 0,96%, een verdubbeling!
Kijkend naar bovenstaande spectra lijkt dat veel minder sterk. Enerzijds omdat de hogere harmonischen verzwakt worden. Maar natuurlijk vooral ook omdat het ingangssignaal al flink wat vervorming van zichzelf heeft!
En dat zal eigenlijk voor de meeste 10MHz referentie signalen wel het geval zijn

Kijkend naar het bronsignaal, en de uitgangssignalen, dan is m'n conclusie:
De Extron verandert de structuur van de harmonischen flink, maar maakt het 10MHz signaal niet veel beroerder (vooralsnog wat betreft THD dan....)

Natuurlijk heb ik ook hier met de Rigol SA THD gemeten, maar daarmee krijg je geen extra inzicht: hij neemt maximaal 10 harmonischen mee, en het zijn juist de harmonischen daarboven die verdwijnen....

groet, Gertjan,

Ha heer miedema,

De plaatjes spreken voor zich jammer dat de ingang niet schoon genoeg is.
Harmonische vervorming geef een indicatie en is in dit geval voldoende daar er maar een toon door de versterker gaat.
Bij het meten aan breedband versterkers is het meten van harmonische (tweede orde vervorming) niet voldoende en zal ook de derde graad bepaald moeten worden dit moet dan tenminste met twee tonen gebeuren.
Ook van belang is het product wat op de grondtoon valt dus bijvoorbeeld de 3e harmonische - 2e harmonische.
Maar de versterker doet goed zijn best dus geen problemen daar
Wel een vraag als ik naar je plaatje kijkt zie ik naast de 10MHz zowel boven als onder een signaal staan wat is dit?

Groet Henk.

Ha electron920,

Ja, inderdaad jammer dat het ingangssignaal niet schoon is
Na dat aanvankelijk "raar" gevonden te hebben, heb ik inmiddels geaccepteerd dat dat voor 10MHz referenties normaal is....
Al mijn referenties (Oscilloquartz OCXO, Miller GPSDO, LPFRS Rb) zitten met hun harmonischen rond die -40dB..... Ook als ik specs van referenties (HP etc.) nazoek zitten die meestal in die koers. (oudere zelfs -30dB...)
Of is jouw ervaring anders?

Ook bij audio is inderdaad de IM vervorming vaak bepalender voor voor de prestaties dan de THD.

Wel een vraag als ik naar je plaatje kijkt zie ik naast de 10MHz zowel boven als onder een signaal staan wat is dit?

Welk plaatje, en welk signaal bedoel je? Laatste plaatje, die hele kleine paaltjes rond -65dBm?

hartelijke groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Het laatste plaatje van de analyzer zie ik naast de 10MHz op -40dBc (-27dBm) rechts een paaltje staan of komt dit door de instelling?

Groet Henk.

Ha Henk,

Dat is inderdaad gezichtsbedrog
De 10MHz paal is onderaan breder, en daarom zijn er onderaan 2 lijnen, die naar boven overgaan in 1 lijn. Als je op het plaatje klikt voor de grotere versie is het hopelijk duidelijker. Je ziet bij alle harmonischen ongeveer hetzelfde...

Om het beter te zien heb ik die laatste meting nog een keer gedaan, meer ingezoomd op de 10MHz.
Nu Center: 10MHz, Span: 5 MHz, en kleinere RBW van 100Hz:

Wederom klikken op de plaatjes voor grotere, duidelijker versies....

De wat merkwaardige vertikale schaal van 11dB/div is om met de lagere RBW toch de ruisvloer te blijven zien.

Nu is duidelijk te zien dat die 10MHz paal door faseruis van onder naar boven van breder naar smal loopt.
Ik dacht dat jij die kleine paaltjes links en rechts van de 10MHz bedoelde....

Voor vergelijk heb ik dezelfde meting ook gedaan met m'n 4395A, met identieke instellingen:

En nu is duidelijk dat de faseruis in die 10MHz paal voornamelijk uit de Rigol zelf komt (en denk ik dat jij niet verdacht was op faseruis uit de SA zelf....)

En ook die kleine paaltjes links en rechts blijken alleen bij Rigol bekend.... (de 4395A vindt wel weer een ander paaltje...)
Dat de ruisvloer bij de 4395A links van 10MHz hoger is, is standaard voor de 4395A.

(En kijk eens naar de sweeptijd: de 4395A sweept met deze kleine RBW in 12,74 seconde, de Rigol doet daar 500 seconden over...)

Blijft mijn vraag van hier boven: In mijn observatie hebben eigenlijk alle 10MHz referenties een vervorming rond 1% (harmonischen rond -40dBc). Klopt dat met jouw ervaring? Of zie alleen maar matige referenties .
Dat is interessant i.v.m. het kader waarin je de vervorming van een distributieversterker moet zien....

groet! Gertjan.

Ha heer miedema,

Duidelijk je kan twee keer op het plaatje klikken maar dan zie ik het nog aan beide kanten net als of er een zijband is.
Ik denk even wennen aan mijn kant en verwacht dat dit komt door asynchroon samplen (zonder trigger) dat is normaal in een digitaal systeem.
Verder lijkt het signaal in orde 1% amplitude aandeel voor de eerste harmonische is heel normaal uit een kristal oscillator met dat niveau.
En filteren geeft heel vaak alleen maar ellende voor de fase stabiliteit.
Om een frequentie teller of signaal generator te voorzien van dit 10MHz signaal is -6dB voor de tweede harmonische al voldoende.
Vaak wordt in het apparaat een blok gemaakt dit om dat de digitale circuits twee toestanden kennen.
Overwegend gebeurt dit door het signaal door een limiter (diode clipper) te sturen.
In deze clipper worden harmonische gemaakt (vervorming) om tot een blokgolf te komen.
De amplitude waarop de clipper werkt is de grootste laten we hopen de 10MHz grondtoon

Maar nu als we het signaal door een niet lineair element sturen.
Er ontstaat een interactie tussen de verschillende frequentie componenten (harmonische) een aantal combinaties bijvoorbeeld F2-F1=Fo valt terug op de grondtoon hierdoor ontstaat kruismodulatie dit is een bijzondere vorm van intermodulatie en kan je niet filteren.
Deze bijzonder vorm ontstaat ook als een frequentie sterker is als de andere in het spectrum het sterke signaal moduleert de zwake signalen.
Dit product kan fase ruis opleveren AM---PM conversie.
In deze situatie heeft het wel degelijk zin om de 10MHz te filteren alleen door de harmonische te onderdrukken kan de ongewenste interactie worden weg genomen.
Het filteren gebeurt aan mijn kant door een kristalfilter welke temperatuur gecontroleerd is dus een filter in een oven dit is niet voor de filter karakteristiek (steepness) maar voor de fase constante.

Dus in sommige situaties heeft het zin om de 10MHz te filteren maar in de meeste omstandigheden is het niet nodig je frequentie teller werkt er niet minder om.
Als het wel nodig is om te filteren let dan goed op zeker met een kristal filter dat rammelt nog al snel (physische begrenzing).

Nog even over het plaatje ik trigger de analyzer extern ik denk dat je nu op mains trigger dan vallen de plaatjes soms niet over elkaar.

Groet Henk.

Ha electron920,

Wederom dank voor je leerzame uitleg!
Hoe een een 10MHz ref voor counter etc. gebruikt wordt is duidelijk.

Het is duidelijk dat voor kritischer toepassingen, zoals het kijken naar stabiliteit van oscillatoren, Allan Deviation etc. de eisen heel anders liggen. Maar daar is zo'n Extron niet voor bedoeld. Wel interessant, en ben ik ook wel mee bezig

Een tijdje terug ben ik ook bezig geweest met het maken van 10MHz kristalfilters. Interessant, maar een heel ander topic....

Ik zal eens duiken in het triggeren van m'n SA. tot nu toe gebruikte ik alleen "Free run".... Dank voor de tip .

groet, Gertjan.

Isolatie demping tussen de uitgangen van de Extron CVDA

Ik was heel benieuwd hoe goed (of slecht...) de scheiding tussen de uitgangen van de Extron is. Als je naar het schema in de startpost kijkt stemt dat niet tot optimisme: 1 versterker waar die 6 uitgangen direct aanhangen..... Toch zie je dat vaker bij distributie versterkers.

Persoonlijk zou ik kiezen voor een aparte buffertrap per uitgang. En dat maakt het wel interessant om te kijken hoe deze simpele oplossing presteert.

Waarom is die isolatie tussen de uitgangen belangrijk? Je wilt niet dat 1 zich slecht gedragende 10MHz gebruiker de referentie verpest voor de andere...
Denk aan geïnjecteerde brom, storing van schakelende voedingen etc. Een bijzonder problematisch geval hier is mijn Rigol DG1032Z ARB generator. Prima generator, maar de opzet van z'n ext.10MHz referentie...
Er is èèn BNC voor zowel 10MHz IN, als 10MHz UIT . Staat de generator op externe referentie, dan luistert hij met die BNC naar de ref. Maar, staat de generator op interne sync. (de default situatie...), dan wordt die BNC een uitgang, en sproeit hij z'n interne 10MHz de bus op!

Wat bepaalt de scheiding tussen de uitgangen bij deze opzet met 1 versterker? Kijkend naar het schema kom ik tot dit vervangingsschema:

Dit is wat je ziet als in de ene uitgang kijkt, en aan een andere uitgang luistert. In feite is het gewoon een T-verzwakker .
Daarbij heeft die weerstand naar massa veel invloed, deze vertegenwoordigt de uitgangsimpedantie van de versterker. Die EL2099 uitgangsimpedantie is erg laag (flink tegengekoppeld!) bij lagere frequenties. Maar naarmate de frequentie stijgt , daalt z'n open-loop gain, en zal z'n uitgangsimpedantie stijgen.....

In dit vervangingsschema wordt ook meteen duidelijk waarom die koppel C's zegenrijk zijn voor de isolatie bij lage frequenties . Hoe kleiner de C, des te groter z'n impedantie en des te groter de demping.

Ik heb gemeten met m'n Agilent 4395A, omdat die een groot dynamisch bereik heeft. (positief denken )

^{klik op plaatje voor grotere versie}

Deze meting gaan we 1 Extron uitgang in, en een andere weer uit. We kijken hier van 100Hz tot 500MHz. Ik ga op +7dBm die uitgang in. (+13dBm uit de generator, minus 6dB voor de power splitter naar de referentie ingang)

En inderdaad zien we precies wat we uit het vervangingsschema konden voorspellen: prima demping (-100dB!) in het laag, verslechterend naar het hoog.
Positief is dus dat je geen last zult hebben van brom en ratels geïnduceerd op een andere uitgang, met die 100dB demping.
Maar bij 10MHz (marker) is de demping nog maar 38dB... En hogere harmonischen worden maar 20dB verzwakt...

Ik heb gemeten met zowel de overige ingangen open (geel), als met 50Ω afgesloten (groen). Het maakt weinig verschil, alleen boven 30MHz, waar die afsluitingen voor wat extra demping zorgen.

Hoe goed/slecht is die isolatie demping van -38dB? Bij mijn Masterclock, met een aparte buffer opamp per uitgang, heb ik indertijd -75dB gemeten. Dat is een groot verschil.... Helaas heb ik toen alleen bij 10MHz gemeten, en geen mooie grafiek gemaakt... Is nu ook niet makkelijk meer te doen, want dan moet ik eerst de ingebouwde OCXO afkoppelen....

Om te kijken of die -38dB in de praktijk problematisch is heb ik m'n Rigol generator aan de Extron gehangen. En die van externe clock naar interne clock overgeschakeld.....

^{klik op plaatje voor grotere versie}

De Span is hier slechts 100Hz. (10Hz/div.) De Extron krijgt signaal uit m'n Masterclock, de analyser hangt aan een uitgang van de Extron. De Rigol generator hangt aan een andere uitgang. De groene trace is met de Rigol op EXTERNE SYNC, hij luistert naar de Ref.

De gele trace is wat er gebeurt als je de Rigol omschakelt naar INTERNE SYNC: hij sproeit zijn interne 10MHz terug de Extron in. En dat is op een andere uitgang goed merkbaar....
Je ziet nu dat er naast de 10MHz paal links een paal van -35dBm is bijgekomen, een paar Hertz lager, de interne clock van de Rigol... Natuurlijk zie je ook wat interferentie tussen die twee, maar dat is vrij low level.

Hoeveel last je daarvan hebt zal per toepassing verschillen. Mijn Racal-Dana counter gaf geen mHz minder aan.

Ik kon het niet laten dezelfde test ook met mijn Masterclock te doen:

^{klik op plaatje voor grotere versie}

Dat ziet er inderdaad een stuk beter uit... Er is nog een klein paaltje te zien, zo'n -68dBm, oftewel -78dB onder de 10MHz grondtoon. Te weinig voor zichtbare interferenties.
En dit klopt mooi met die eerdere meting .

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Mooie aanvulling om de ontkoppel demping te tonen incl. praktijk voorbeeld netjes
Dit geef gelijk aan waarom ik per uitgang een versterker gebruik maar dat terzijde belangrijker is de conclusie dat je voorzichtig moet zijn om zomaar meetapparatuur aan elkaar te knopen.
Misschien ook interessant om de reflectie demping te meten in de verschillende situaties.
Welk niveau staat er op de uitgang is dit nog een beetje gelijk.

Groet Henk.

Ha electron920,

Inderdaad leuk als je een specificatie aan de praktijk kan toetsen. Dat geeft een handvat aan een anders misschien wat abstract cijfertje.

Twee zielen 1 gedachte: gister was ik bezig de reflectiedemping te meten

Welk niveau staat er op de uitgang is dit nog een beetje gelijk

Dat is me niet helemaal duidelijk. De gain van de versterker is precies 0dB (2x versterken, en dan 50Ω afsluiten).
Er zal wat fase verschuiving zijn tussen de uitgangen door de verschillende lengte printsporen naar de uitgangsbussen. Maar bij een golflente van 30 meter bij 10MHz zal dat niet veel zijn...

Inderdaad vond ik bij mijn reflectie demping metingen wat verschil tussen de uitgangen, vooral boven 100MHz. Dat zal wel komen door die stukken printspoor tussen BNC bus en afsluitweerstand. Verschillende lengte, en geen 50Ω karakteristieke impedantie (als ze hun best gedaan hebben 75Ω...).
Wel bleek er een verschil te zijn in reflectie demping van de uitgangen, afhankelijk van het aantal uitgangen, zie hieronder....

In- en uitgang impedantie, reflectie demping en VSWR

Ik heb gemeten hoe In- en uitgang impedantie en reflectie demping uitpakken nu de print weer in z'n kast zit.
Omdat we eerder bij de dimensionering van koppel C en afsluitweerstand uitgebreid op het wel en wee zijn ingegaan houd ik het hier kort.
Je ziet dezelfde meting. Plaatjes zijn op dezelfde schaal als eerder.

Eerst de ingang:

We kijken weer van 100kHz tot 200MHz. Blauw is de ingangsimpedantie (1Ω/div., 50Ω referentie staat rechts. Groen is reflectie demping, met schaal links, en rood is VSWR, schaal rechts. De marker staat op 10MHz, met de waarden in het rode kader onderaan.

Naar het laag loopt de ingangsimpedantie op door de koppel condensator. Vanaf zeg 2MHz omhoog blijft hij mooi op waarde, en daarmee de reflectie demping en VSWR ook.

Op 10MHz meten we: Rin = 51Ω, reflectie demping = -36dB, VSWR = 1,03. En dat zijn praktisch gezien prima waarden.

De uitgang:

^{klik op grafiek voor grotere, gedetailleerdere versie}

Hier dezelfde curven en schaal als hierboven.
Wederom gaat de uitgangsimpedantie richting laag omhoog door de koppel C, maar nu ook richting hoog door het oplopen van de uitgsangsimpedantie van het versterker IC.

En hier bleek iets leuks: door alle uitgangen met 50Ω af te sluiten is dat effect wat te dempen. De afsluiting blijft wat lager, en wat meer Ohms. Het effect is boven 30MHz duidelijk in de reflectie demping en VSWR curven terug te zien. De vette curven zijn met alle uitgangen 50Ω afgesloten, de vagere curven zijn met vier uitgangen open gemaakt.

Hier ontstaat dus een praktisch dilemma . Voor minimale vervorming is het beter om de ongebruikte ingangen open houden, voor de beste reflectie demping is het beter om ze 50Ω af te sluiten....

Voor de uitgangsimpedantie en reflectiedemping op 10MHz maakt het niet uit, ik kom op de volgende waarden:
Ruit = 51Ω, reflectie demping = -34dB, VSWR = 1,04. En dat zijn praktisch gezien wederom prima waarden.

Kijkend naar die oplopende curven richting hoog kon ik het toch niet laten om even te spelen met een correctienetwerkje over de uitgang om ze wat rechter te trekken. ik had geen zin om de hele versterker weer te slopen dus deed dat extern:

Ik soldeerde een R en C in serie parallel aan de ingangsbus. HF gezien is deze manier natuurlijk vreselijk slecht .
Maar wel makkelijk, en voldoende voor een "proof of concept".

De vagere lijnen zijn zonder netwerkje, de vette lijnen met het extra correctie netwerkje. (hier 70Ω en 39pF). Ik heb niet veel moeite gedaan op te optimaliseren, dat heeft pas zin al je het netwerkje echt op de goede plek (op de uitgangsbus) soldeert. Maar het is duidelijk dat het werkt. Uitgangsimpedantie en VSWR zijn zo richting 100MHz fatsoenlijk te houden. Over in hoeverre dat in de praktijk ook nuttig is zullen altijd verschillende meningen blijven bestaan .

groet, Gertjan.

Hallo Medema
Heb hier nog een videoeverster, als je er wat mee kunt?
Mag je zo hebben
Gr marcel

Ha bc108,

Dat is erg aardig van je . Dank voor je aanbod!
Om eerlijk ben ik nu wel voorzien van video distributie versterkers .

Eigenlijk is deze Extron meer voor het experiment, dan om daadwerkelijk te gebruiken. Ik las regelmatig over mensen die videoversterkers modificeerden voor 10MHz gebruik, en werd steeds nieuwsgieriger hoe goed dat eigenlijk gaat.
Voor eigen gebruik zal ik eerder zelf wat bouwen, geheel naar eigen inzicht .
Dat betekent dan een aparte buffer per uitgang, alle uitgangen galvanisch gescheiden, en aandacht voor lage faseruis.

Maar best kans dat inmiddels andere CO'ers naar aanleiding van dit topic een video versterker willen ombouwen.....

nogmaals dank & groet, Gertjan.

Hallo Gertjan,

Isolatie tussen de gebruikers onderling,galvanische scheiding en faseruis zijn belangrijke punten.
Kijk hier eens:
http://http://www.ko4bb.com/~bruce/CE_TransformerFeedback_BufferAmplif…
Maar ook jouw 10 MHz referentie lijkt een goed uitgangspunt.

Groet,

Henk

Ha Camino1,

Dat is inderdaad een interessant ontwerp! (verbeterde link)
Ik heb inderdaad van meer kanten gelezen dat discreet opgebouwde 10MHz buffers een beter phase-noise gedrag hebben dan die met opamps. Maar de vervormings specs zijn meestal weer een stuk slechter (richting -30dB)
Zeker interessant, moet ik binnenkort induiken, maar dat is een ander topic

Toevallig net aan het kijken of ik fase ruis gedrag kan terug zien in m'n Allan Deviation metingen met de VNWA.
Ik meet dan een mooie OCXO rechtstreeks, of via een buffer (MasterClock proto), of de Extron. Helaas, ik zie geen enkel verschil....
(En toch kan ik, dank zij m'n blokvormers, vrij diep kijken: ADEV @ 1 sec. = 6x10^-13, dat is met dezelfde OCXO via blokvormer als clock, en als meetbron)

groet, Gertjan.

De afgelopen dagen heb ik gepbrobeerd wat meer inzicht te krijgen in het faseruis gedrag van 10MHz versterkers. Helaas zonder resultaat

Al eerder kwam ik er achter dat mijn spectrum analysers hier niet goed genoeg voor zijn. Teveel eigen faseruis, en te hoge ruisvloer...
Ik keek dan bv naar het verschil tussen een mooie OCXO (Oscilloquartz) en een rubidium met duidelijk veel meer faseruis. Op mijn SA's zag ik geen verschil....

Maar ik zag wèl een flink verschil als ik met de VNWA van beiden Allan Deviation ging meten. Aan de linkerkant (kortste tijden, < 1sec) was van de Rb de ADEV dan flink slechter (een magnitude). Een duidelijk verband met de veel hogere faseruis.

Dus heb ik zo ook geprobeerd wat meer over de Extron te weten te komen.
Ik nam een Oscilloquartz als bron, en gebruikte die (via een splitter) als clock, en als meetsignaal. Zo vallen de variaties van de OCXO uit de meting, en kijk je in feite naar de meetvloer van het systeem. Vervolgens zette ik dan de Extron tussen signaalbron en VNWA ingang, en keek naar de verschillen.

Met dit resultaat:

^{klik op grafiek voor grotere, beter leesbare versie}

Welke buffer ik er ook tussen zette, er was geen verschil met de meetvloer van het systeem....
Kijk niet naar de variaties helemaal rechts. Zulke minieme variaties over langere tijden ontstaan al als je tijdens de meting even in de kamer rommelt... (deze meting duurt 16,6 minuten)

Èèn positieve conclusie in elk geval: Voor mijn huidige toepassingen zijn al mijn buffers (voorlopig) goed genoeg .

Ik ben me aan het inlezen over een andere manier van fase ruis meten: je meetsignaal in een mixer samen voegen met een 90° verschoven versie, en dan een gevoelige pre-amp er achter. Ben benieuwd of ik daar verder mee kom....

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Interessant dat je dit met de VNWA ook kan doen welke Lo wordt er gebruikt?
Een van de manieren om de zijband ruis te meten is inderdaad door gebruik te maken van een heterodyne discriminator en frequentie teller.
In mijn opstelling kan ik tot 18GHz meten maar dat is een 19" rek vol en dan nog moet je heel goed opletten.
Het is een van de moeilijkste metingen.

Groet Henk.

Ha Henk,

Inderdaad erg leuk dat je met zo'n relatief simpele VNWA deze metingen kunt doen. Vooral verbazend is hoe nauwkeurig je kunt kijken.

Ik gebruik de externe clock ingang van de VNWA. (de interne clock is een TCXO, en voor dit doel veel te matig) Probleem is natuurlijk dat je in feite 2 oscillatoren aan het vergelijken bent. Dus als je je beste oscillatoren probeert te meten...

Bij bovenstaande meting gebruikte ik dezelfde OCXO (Oscilloquarts 8663, als in MasterClock, maar deze los in een doos) als clock (LO) èn als te meten signaal. Vandaar dat de variaties van de OCXO er uit vallen, ze zitten immers in de clock èn in het meetsignaal. En zo zie je dus de meetvloer van het systeem.... (zoals in het plaatje in de vorige post)

Wat gebruik jij als referentie oscillatoren voor dit doel?

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Ik gebruik als generator de HP8662A dit is van 10kHz tot 1280MHz -144dBc/Hz SSB fase ruis 10kHz offset.
Maar het systeem wat ik samengebouwd heb is de HP3048A fase ruis test set compleet met computer HPIB en alles werkt op IEEE488 HPIB staat in dit geval voor HPInstrumentBasic.

Groet Henk.

Ha electron920,

Dat is een hele mooie generator! Decennia lang state of the art op phase-noise gebied... Ik neem aan dat voor de lange termijn stabiliteit je hem aan je Cesium hebt hangen?
Even googelen (ook op 3048A) leverde voldoende stof op voor een hele avond leerzaam leesplezier!
Ook leuk om ter zien dat de 11848A phase noise interface, eigenlijk het hart van het 3048A systeem, gebaseerd is op het zelfde principe als waar ik mee wil gaan spelen. Mijn voordeel is dat ik geen reproduceerbare getallen nodig heb. Vergelijkende metingen zijn voldoende .

Terug naar de Extron CVDA.....

Zo langzamerhand heb ik daar alle interessante specs wel van gemeten...
Als er geen reacties komen met nieuwe ideeën dan ben ik daar wel klaar mee.

Ik heb de Extron nu voor een praktijktest ingezet:

Voordeel is nu dat ik voor experimenten makkelijker kan kiezen wat de bron van m'n 10MHz referentie is: Masterclock, GPSDO of Rb.
Alle gebruikers zijn vooralsnog rechtstreeks bekabeld, m'n 10MHz trafootjes laat ik in de la liggen totdat er een probleem opduikt. Ben benieuwd....

M'n conclusie op de vraag of een video distributieversterker geschikt is voor 10MHz distributie: Uitstekend! Op voorwaarde dat je wel eerst een geschikte video versterker uitzoekt , want geschikt zijn ze lang niet allemaal... (let op bandbreedte en max. amplitude)

groet, Gertjan.