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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie wobbelndes Rechtecksignal 7-9MHZ erzeugen?


Autor: branadic (Gast)
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Hallo Leute,

ich stehe vor einem kleinen Problem. Ich bin auf der Suche nach einer 
Möglichkeit ein wobbelndes Rechtecksignal mit 5V-Pegel zu erzeugen (mit 
Sinus kann ich aber auch leben). Die Frequenz muss den Bereich 7-9MHz 
durchwobbeln und die Wobbelfrequenz sollte einstellbar sein, außerdem 
sollte ich wissen, wann ein Durchlauf beginnt oder endet.

Wichtigste Herausforderung dabei ist, es muss frequenzecht sein. Warum 
ich das so betone folgt nun.

Natürlich habe ich schon diverse Geschichten auf Basis von DDS probiert.

- Das erste was ich mir zugelegt habe war das Gerät von ELV (DDS-10) mit 
dem AD9833. Dieser, ich nenn es mal so, rudimentäre Chip kann nicht 
wobbeln, aber im Zusammenspiel mit einem µC der ständig die neue 
Frequenz in den Speicher des Chips schiebt kann man ihn zu einer solchen 
Funktion überreden. Nachteil hierbei ist jedoch, dass es während des 
Schreibens und Setzen der neuen Frequenz einen Moment gibt, an dem der 
Chip nichts macht und einfach nur auf High-Pegel liegt. Zudem lassen 
sich mit dem Board nur 20Hz-Wobbelfrequenz erreichen, ich sollte aber 
irgendwie auf deutlich höhere Wobbelfrequenzen kommen (avisiert 150 - 
200Hz).

- Durch Zufall bin ich auf den AD5932 gestoßen, ein Chip der von Haus 
aus wobbeln kann. Prima dachte ich, der ist es, aber ein erster Aufbau 
enttäuschte.
Bei eingestellter Festfrequenz sieht man, wie auch schon beim AD9833, 
einen Jitter und nutzt man dann noch die interne Wobbelfunktion, dann 
tanzen die Pegel wild durch die Gegend und sind alles andere als 
frequenztreu.

Für den Fall das die Frage auftaucht: Ja, das richtige Messequipment 
habe ich - ein TDS5104B - und richtig gemessen habe ich auch, bei tiefen 
Wobbelfrequenzen um 2Hz.

Da ich das wilde Tanzen der Pegel zunächst auf den Lochrasteraufbau 
geschoben habe, hab ich das Evalboard geordert, doch auch das zeigte 
genau das selbe Verhalten wie der Lochrasteraufbau.

Als Referenz dient mir ein HAMEG-Funktionsgenerator. Dieser ist jedoch 
zu groß und auch zu mächtig in seiner Funktion, denn mein Ziel ist es, 
nur diese Teilfunktion in einer Anwendung unter zu bringen.

Ich bin zu dem Entschluss gekommen das DDS irgendwie der falsche Ansatz 
zu sein scheint und habe mich nun auf die Suche nach monolythischen 
Funktionsgeneratoren (ICs) umgeschaut, bin da aber bisher noch nicht so 
wirklich erfolgreich gewesen.
Gibt es eine Möglichkeit meine Anforderungen mit einem kommerziellen und 
in den nächsten Jahren verfügbaren IC zu erschlagen? Lässt sich mittels 
VCO und µC die Sache lösen?
Ich habe mir den LTC6908 angeschaut. Eigentlich ein nettes IC, jedoch 
wird die Frequenz mittels Widerstand fest eingestellt. Ließe sich solch 
ein IC irgendwie mit einem µC zu meiner Aufgabe überreden?

Für Lösungsansätze wäre ich euch sehr dankbar.

Gruß, branadic

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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In dem Datenblatt dazu steht doch wie man den als VCO betreibt.
Figure 6 auf Seite 9

http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId...

Gruss Helmi

Autor: branadic (Gast)
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Hallo Helmi,

da hast du wohl recht, ist mir heute in der Eile gar nicht aufgefallen. 
Nur irgendwie leuchtet mir die Beschaltung noch nicht ganz ein und auch 
LTSpice spuckt so beschaltet nichts aus. Muss ich noch mal drüber 
nachdenken.

Aber präventiv in die Runde gefragt, gibt es jemanden, der in diesem 
Frequenzbereich vielleicht schon mal etwas in dieser Art erfolgreich 
aufgebaut hat?

Gruß und danke, branadic

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

vielelicht als Ansatz:

höherfrequent wobbeln, damit der relative Hub kleiner bleibt, 
runtermischen, dann Tiefpass und Komparator?

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Analoger (Gast)
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> frequenzecht
Was soll das bitte sein? Spektralrein wär mir ja noch geläufig.

Ansonsten: Oszillator mit Varaktor aka Kapazitätsdiode,
oder einen MAX2620 nehmen.

Von einem spektral reinen Signal kann man beim LTC6908 wohl nicht 
sprechen.

Autor: branadic (Gast)
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Hallo Analoger,

mit frequenzecht meine ich auch frequenzecht, auch wenn es ein solches 
Wort in der Elektrotechnik nicht gibt. ;)
Gemeint ist damit, dass wenn ich 7MHz einstelle kein wildes Gezappel 
kommt, wo der Mittelwert sich asymptotisch den 7MHz annähert, wie ich 
das beim AD5932 bisher beobachtet habe, sondern ein 7MHz-Signal. 
Harmonische spielen keine Rolle.
Ich will mit dem Signal wiederum eine weitere Elektronik betreiben.

Ich schau mir eure Lösungen aber mal an.

Gruß, branadic

Autor: Analoger (Gast)
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Früher™ gabs auch noch den 74S124. Dürfte aber schwierig beschaffbar 
sein.
Sonst: 74HC4046. Gibts an jeder Ecke.
Aber Vorsicht, jeder Hersteller hat für 'seinen' andere Spezifikationen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Es gibt auch noch den 74LS624

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls624.pdf

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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branadic wrote:
> Hallo Analoger,
>
> mit frequenzecht meine ich auch frequenzecht, auch wenn es ein solches
> Wort in der Elektrotechnik nicht gibt. ;)
> Gemeint ist damit, dass wenn ich 7MHz einstelle kein wildes Gezappel
> kommt, wo der Mittelwert sich asymptotisch den 7MHz annähert, wie ich
> das beim AD5932 bisher beobachtet habe, sondern ein 7MHz-Signal.
> Harmonische spielen keine Rolle.
> Ich will mit dem Signal wiederum eine weitere Elektronik betreiben.

Tja, das ist kein Fehler des AD5932, sondern ein Resultat der DDS 
(Digital Direct Synthesis) der Frequenz direkt aus den 25MHz 
Oszillatortakt.
Das ist der gleiche Effekt, den du siehst, wenn du mit einem 
Digitalspeicheroszilloskop mit 25MS/s ein Sinus-Signal mit 7MHz misst. 
Das wird ganz sicher nicht wie ein Sinus aussehen (ohne aufwendige 
Interpolation).

Bei DDS gibt es noch weniger Frequenzechtheit, als in der Analogtechnik. 
Du kannst höchstens einen DDS Chip mit ausreichend hoher Taktrate 
benutzen, sodass dir diese "Frequenzunechtheit" (wie du sie nennst) 
nicht mehr auffallen.

Autor: branadic (Gast)
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Hallo Simon,

ja nee, so ganz kann ich das nicht stehen lassen, das kann nicht allein 
auf die DDS zurückgeschoben werden.
Den AD5932 betreibt man mit 50MHz, alles bis etwa 5MHz schaut auch 
wirklich gar nicht mal so schlecht aus, dafür das es DDS ist, hab da 
schon schlimmeres gesehen und wäre durchaus brauchbar, aber danach nimmt 
die Signalqualität sprunghaft ab. Das heißt für den Bereich wo ich es 
brauche ist der Chip nicht mehr zu gebrauchen und eigentlich soll er für 
bis zu 25MHz Ausgangsfrequenz gedacht sein. Das steht für mich in einem 
echten Widerspruch.

Der MAX2620 liegt leider schon über dem Frequenzbereich.

Die beiden VCO's hab ich mir mal notiert und schau mir die mal etwas 
genauer an.

Was mich ein wenig vom LTC6908-1 abschreckt ist die Tatsache, hab es mal 
eben in LTSpice simuliert, dass mir nur eine unglaublich kleine 
Spannungänderung gleich eine enorme Frequenzänderung hervorruft.
Werde aber auch hier mal noch weiter schauen, vielleicht bin ich auch 
gerade einem Irrtum unterlegen.

Auf jeden Fall, vielen Dank bis hier her für die Beiträge.

Gruß, branadic

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Mit einer DDS die mit 50MHz getaktet wird sollte es schon möglich sein 
ein Signal von 7 .. 9 MHz sauber zu erzeugen. Hast du auch das 
Tiefpassfilter hinter der DDS richtig dimensioniert ?
Da sollte schon ein Cauer Filter 7 Ordnung hinter sein.

Gruss Helmi

Autor: branadic (Gast)
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Hallo Helmut,

gut das du mir zustimmst. Ein Filter hab ich ehrlich gesagt nicht 
dahinter. Auch auf dem Eval-Board von Analog ist ein solches Filter 
nicht vorgesehen. Und ehrlich gesagt triffst du mich da an einem Punkt, 
hab von Cauer zwar irgendwann schon einmal was gehört, zumindest an den 
Namen kann ich mich erinnern, aber jetzt muss ich glatt mal mein 
Elektronikbuch holen um nachzuschauen, was das gleich noch einmal war. 
Und 7. Ordnung ist schin heftig.
Da also kein Filter am Ausgang hängt, kann es auch nicht falsch 
dimensioniert sein ;)

Gruß, branadic

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Also ohne Filter kannst du die DDS vergessen. Ich habe in meinen 
Schaltungen mit einem AD9850 ein Cauerfilter 7 Ordnung drin und am 
Ausgang ist das Signal sauber. DerAd9850 hat auch noch einen Komparator 
drin um da wieder ein Rechteck draus zu machen. Cauerfilter 
dimensioniert man überigens über Tabellen.

Hier ein Artikel zur dimensionierung

http://www.analog.com/static/imported-files/applic...

Autor: branadic (Gast)
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Ist ein interessanter Beitrag. Hast du noch mehr Anhaltspunkte für die 
Auslegung eines solchen Filters?
Denn ich stelle mir die Frage, wie müsste ein Filter in meiner Anwendung 
aussehen, welche Ordnung ist sinnvoll. Und noch mehr frage ich mich, 
warum ist ein solches Filter nicht auf dem Evalboard drauf.
Wenn du noch Quellen hast, dann wäre das wirklich super.

Gruß, branadic

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Die Theoretisch maximale Grenzfrequenz bei einer DDS liegt ja 
bekanntlich nach Nyquist bei fck / 2 . Das wuerde aber ein unendlich 
steiles Filter erfordern was so nicht machbar ist. Um jetzt zu einem 
Filter zu kommen das wirtschaftlich realisierbar ist ist es besser als 
maximal erzeugbare Frequenz die obere Grenze bei fck / 3 zu legen. Und 
dann reicht normalerweise ein Filter 5. oder 7. Ordnung je nach 
verlangter spectraler Reinheit Signales. Meistens werden dabei 
Cauer-Filter eingesetzt weil die einen staerkeren Amplitudenabfall 
besitzen. So ein Filter 7. Ordnung besteht ja nur aus 3 Spulen und 7 
Kondensatoren also von daher kein grosser Aufwand. Bau ein Filter 7. 
Ordnung ein und gut ist. Warum Analog Devices da kein Filter vorgesehen 
hat weiss ich allerdings auch nicht allerdings gibt es von den 
Schaltungsvorschlaege wo es drin steht. Aber wie gesagt eine DDS ohne 
Filter funktioniert nicht richtig. Wenn du auf die Homepage von Analog 
gehst findest du noch mehr Grundlagen zu diesem Thema.

Gruss Helmi

Autor: branadic (Gast)
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Hallo Helmut,

ich muss ehrlich gestehen, ich hab noch kein Filter höherer Ordnung 
designed, also auch keinen Anhaltspunkt, wie man vorgeht.

Daher habe ich mir nun mal das Tool AADE Filter Design heruntergeladen 
und versuche mich nun gerade daran. Auf den ersten Blick ein nettes 
Programm, wenn man ein paar Anhaltspunkte hat, was man so eintippen 
muss.
Nun tauchen aber gleich ein paar Fragen bei mir auf. Ich habe ein 
Elliptisches Filter als Tiefpass gewählt, so wie es auch bei Analog in 
den Papers hinterlegt ist.

Nun geht es aber los mit der Eingabe von Werten.

Als 3dB-Grenzfrequenz (lower cutoff frequency) habe ich bei meinen 50MHz 
Taktfrequenz nach fclk/3 also ca. 16.67MHz gewählt. (Ich hoffe ich habe 
den Tip richtig interpretiert!)
Als Stopbandfrequenz hab ich einfach mal wahllos 18MHz genommen. Was 
wäre hier als Wert angemessen? Gibt es da einen Anhaltspunkt oder 
Berechnungshintergrund? Wird sicherlich nicht wahllos irgendwas 
angenommen werden.

Als Passband Ripple habe ich 0,5dB angenommen, da hatte ich bei Analog 
etwas von gelesen und den Wert einfach mal übernommen.

Die Stopbanddämpfung entfällt, da ich ja die Filterordnung schon 
vorgebe.

Fertig wäre nun der simulatorische Teil.
Dann geht es über das Filter mit tatsächlich erhältlichen Bauteilen zu 
designen und die Simulation zu wiederholen bis was vernünftiges bei 
herauskommt? Doch wie beurteilt man das? Aufbauen und testen?

Bin für euere Hilfe dankbar.
Gruß, branadic

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