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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Op-Amp Schaltung hinter DAC für Funktionsgenerator


Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ich plane im Moment eine Art Funktionsgenerator (mit einem xMega 
Prozessor) und bastle so nach gutdünken am Analogteil rum ;)

Ich würde deshalb gerne mal den angehängten Schaltplan hier virtuell zu 
einem Review einreichen ;)

Daten:
- 1MHz Sample Frequenz.
- Sinus bis 100kHz, Rechteck bis 500kHz.
- Filter ab/zuschaltbar. (Bessel 4 Pol. 200kHz Grenzfrequenz).
- Amplitude bis 20Vss, 10V Amplitude.
- 12Bit DAC

Der komplette 20Vss Bereich wird vom DAC abgedeckt. Gibt etwa 5mV 
Auflösung. Reicht erst mal für eine Low Cost Variante.

Dann hätte ich noch ein paar Fragen:

Der TL074 (oder TL084) (wird mit +/-12V versorgt) ist ja auch schon ein 
etwas älterer Typ. 3MHz Unity Gain BW. Bei meiner 8fachen Verstärkung an 
dem Subtrahierer habe ich nur noch 375kHz Grenzfrequenz. Also nicht so 
pralle.
Jetzt versuche ich einen 4fach OPAMP zu finden (SMD Gehäuse), der etwas 
besser ist als der TL084. Leider sind die "guten" Op-Amps alle nur 
Single Op-Amps. Also keine Quads.
Jemand nen Tipp?

Der BUF634 ist (zur Zeit?) nicht bei Reichelt erhältlich. Weiß jemand 
woher man den noch relativ konstengünstig beziehen könnte?

Funktioniert der Offset-Abgleich so? Der Spannungsteiler sollte pi mal 
Daumen eine ausreichend niedriger Impedanz haben, im Vergleich zu R14.

Ich habe mir gedacht, dass man das Problem mit der kleinen Bandbreite 
durch die Verstärkung lösen könnte, indem man ganz vorne am Eingang 
schon um 2 verstärkt (0 < CH_A_SIG < 2.5V), sodass man auf 5Vss kommt 
und später dann nur noch um 4 verstärkt.
Problem ist: Den 74HC4066 muss ich dann mindestens mit 5V betreiben (was 
kein Problem wäre). Allerdings brauche ich dann einen Pegelwandler von 
3,3V auf 5V für die Steuereingänge. Der 74HCT4066 ist in SMD bei 
Reichelt leider nicht zu bekommen -> Schade.

Ich weiß auch nicht, ob der 4066 das packt überhaupt. Theoretisch hat 
der ja ne ziemlich große Bandbreite.
http://www.solarbotics.com/assets/datasheets/74hct4066.pdf
10^4kHz sollen wohl ohne Probleme möglich sein laut Seite 15. Das reicht 
sogar noch theoretisch für steile Rechteckflanken oder?

Noch ne generelle Frage zur DDS Funktionsweise: Man braucht ja den 
Rekonstruktionsfilter um die Treppchen aus dem Signal rauszukriegen. 
Idealerweise wählt man dafür die Grenzfrequenz irgendwo zwischen 
maximaler Signalfrequenz und der Sample Frequenz. Am besten so, dass die 
maximale Signalfrequenz kaum geschwächt wird, die Samplefrequenz aber 
schon sehr stark.
Was ist denn jetzt aber, wenn ich einen 1Hz Sinus ausgebe, mit einem DDS 
Generator, der mit 1MHz getaktet wird und mein Filter auf 750kHz 
ausgelegt ist. Angenommen, der hat jetzt ne Sinustabelle mit 1000 
Einträgen, dann bleibt ja jeder Tabelleneintrag für 1000 Takte am 
Ausgang angelegt.
Aber hat man nicht jetzt ne "scheinbar" andere Samplefrequenz nach außen 
hin? Nämlich 1kHz. Um den 1Hz Sinus auszugeben könnte man ja auch 
einfach einen mit 1kHz getakteten DDS benutzen. Der würde das Signal 
doch genau so ausgeben.
Bräuchte man hier nicht einen einstellbaren Filter? Oder übersehe ich 
irgendwas?

So, das wars erst mal. Freue mich auf eure Antworten! :-)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Bei 100kHz taugt der TL072 nicht einmal bei V=1. Dem Datenblatt kannst 
du einen Klirrfaktor von 0,2% entnehmen. Den TL072 kannst du hier leider 
völlig vergessen, da muß was VIEL besseres her.

Als Analogschalter solltest du auch nicht den 4066 nehmen, sondern einen 
richtigen, wie beispielsweise den DG419. Außerdem mußt du ihn als 
Wechsler anschließen, bei dem der nicht verwendete Eingang auf Masse 
gelegt wird.

Kai Klaas

Autor: TrippleX (Gast)
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Ich kenne es so das ein DDS Generator mit einer festen
Freqeunz arbeiten.
Bei niedrigen Freqeunzen zum Beispiel 1Hz, aber mit 1Mhz getakteter
Generator bentutz dieser viele kleine Schritte um dem kompletten
Sinus darzustellen, bei einer Funktion mit zum Beispiel 50kHz kommen
weniger Abtastpunkte vor und der DDS Generator überspringt Werte in
der Werte-Tabelle. Sonst würde der Rekonstruktionsfilter am Ausgang
keinen Sinn ergeben.

( Meine Idee dazu )

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Kai Klaas schrieb:
> Bei 100kHz taugt der TL072 nicht einmal bei V=1. Dem Datenblatt kannst
> du einen Klirrfaktor von 0,2% entnehmen. Den TL072 kannst du hier leider
> völlig vergessen, da muß was VIEL besseres her.
Oh, hm. Das ist wohl nen Argument. Dann kann ich also vergessen alle 
Teile bei Reichelt zu bekommen ;)
Hab da noch den OP467 im Internetz gefunden. Der sieht schon mal besser 
aus. Auch von der Slew Rate her.
Glücklicherweise haben beide das selbe Pinout. So braucht man nichts am 
Layout ändern für zwei mögliche Bestückungsvarianten (LowCost, Besser).

> Als Analogschalter solltest du auch nicht den 4066 nehmen, sondern einen
> richtigen, wie beispielsweise den DG419.
Den habe ich beim Elektronik Kompendium auch gefunden. Muss ich nur noch 
gucken wo man sowas herbekommt. Am besten in 4Fach Ausführung (Auch wenn 
man dann ein kleines Übersprechen hat).

Hast du denn (stichhaltige ;)) Argumente, warum der 4066 nicht geeignet 
sein soll? Es soll in erster Linie erst mal Low-Cost und kein Profi-Teil 
werden.

> Außerdem mußt du ihn als
> Wechsler anschließen, bei dem der nicht verwendete Eingang auf Masse
> gelegt wird.

Wie meinst du das? Welcher Eingang bleibt denn frei? Spricht was gegen 
die jetzige Schaltung (ohne Wechsler, nur Schließer)?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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TrippleX schrieb:
> Ich kenne es so das ein DDS Generator mit einer festen
> Freqeunz arbeiten.
> Bei niedrigen Freqeunzen zum Beispiel 1Hz, aber mit 1Mhz getakteter
> Generator bentutz dieser viele kleine Schritte um dem kompletten
> Sinus darzustellen, bei einer Funktion mit zum Beispiel 50kHz kommen
> weniger Abtastpunkte vor und der DDS Generator überspringt Werte in
> der Werte-Tabelle. Sonst würde der Rekonstruktionsfilter am Ausgang
> keinen Sinn ergeben.

Hab ich auch schon gedacht. Das würde aber bedeuten, dass ein 50MHz DDS 
IC, der bis 1Hz Sinus schafft und >8Bit Ausgangsauflösung hat, mal eben 
eine 50MHz / 1Hz * 2 Byte = 50MegaByte Sinustabelle drin haben muss.
Oder nich?

Irgendwo habe ich mal gelesen, dass der Phasenakkumulator (> 24Bit) mit 
dem Systemtakt hochgezählt wird, aber nur die oberen 8 Bit (zum 
Beispiel) zum Ausgeben eines Sinus benutzt wird. Damit hätte man aber 
genau mein oben genanntes Szenario: Der Ausgang würde sich bei kleinster 
Frequenz nicht mit 50MHz (bzw. 25MHz) ändern, sondern nur mit einer 
Frequenz abhängig von der Tabellengröße.

Autor: TrippleX (Gast)
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DDS Generatoren haben keine riesen Tabellen sondern nur eine 
Grundfunktion und der Rest wird berechnet.
Um ehrlich zu sein habe ich keine Ahnung wie das genau gemacht wird, 
dadurch solltest du dich mit DDS Synthese und dem drum herum 
beschäftigt.

Der 4-Fach Schalter die in Frage kommen würden:
ADG1234,MAX333,MAX4533,TS3A5018,ADG1334,ADG734,DG333,TS3A44159.

Such Begriffe wie "4-Kanal-Video-Switch" oder " 4 Channel SPDT Swicht"
mögen dir auf deiner Suche helfen. :)

Autor: Udo R. S. (Gast)
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Schau vieleicht mal da:
http://www.buecherbillig.de/product_info.php?produ...
Keine Ahnung ob das was taugt aber man kann bei dem Preis eigentlich 
nicht viel falsch machen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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TrippleX schrieb:
> DDS Generatoren haben keine riesen Tabellen sondern nur eine
> Grundfunktion und der Rest wird berechnet.
Ja, sag ich doch! ;)

AD9833 Datenblatt:
---
SIN ROM
To make the output from the NCO useful, it must be converted
from phase information into a sinusoidal value. Since phase infor-
mation maps directly into amplitude, the SIN ROM uses the digital
phase information as an address to a look-up table and converts
the phase information into amplitude. Although the NCO contains
a 28-bit phase accumulator, the output of the NCO is truncated
to 12 bits. Using the full resolution of the phase accumulator is
impractical and unnecessary, as this would require a look-up
table of 2^28
 entries. It is necessary only to have sufficient phase
resolution such that the errors due to truncation are smaller than
the resolution of the 10-bit DAC. This requires that the SIN ROM
have two bits of phase resolution more than the 10-bit DAC.
---

> Um ehrlich zu sein habe ich keine Ahnung wie das genau gemacht wird,
> dadurch solltest du dich mit DDS Synthese und dem drum herum
> beschäftigt.
Ja sollte ich, habe ich auch schon und werde ich auch noch ;) Hätte ja 
sein können, dass jemand schnell eine Antwort weiß.

> Der 4-Fach Schalter die in Frage kommen würden:
> ADG1234,MAX333,MAX4533,TS3A5018,ADG1334,ADG734,DG333,TS3A44159.
Ich habe auch noch den MAX4066 gefunden, der direkt Pinkompatibel ist. 
Das klingt gut

> Such Begriffe wie "4-Kanal-Video-Switch" oder " 4 Channel SPDT Swicht"
> mögen dir auf deiner Suche helfen. :)
Jau Danke.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Udo R. S. schrieb:
> Schau vieleicht mal da:
> 
http://www.buecherbillig.de/product_info.php?produ...
> Keine Ahnung ob das was taugt aber man kann bei dem Preis eigentlich
> nicht viel falsch machen.

Hehe! Guter Tipp:
http://books.google.de/books?id=EaS9f-kjookC&pg=PA...

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Hast du denn (stichhaltige ;)) Argumente, warum der 4066 nicht geeignet
>sein soll?

Wenn du ihn mit +/-12V versorgen willst...

>Spricht was gegen die jetzige Schaltung (ohne Wechsler, nur Schließer)?

Das, was du mühsam wegfiltern willst, gelangt beim "ausgeschalteten" 
Schließer über parasitäre Kapazitäten dennoch wieder auf die rechte 
Seite. Ein solcher Wechsler hat bei höheren Frequenzen keine brauchbare 
Ausschaltdämpfung.

>Wie meinst du das? Welcher Eingang bleibt denn frei?

Schau mal in einem Datenbuch über Video-Schalter, wie man HF-Signale 
umschaltet. Ungenutzte Signale klemmt man dabei auf geeignete Weise auf 
Masse, damit diese nicht mehr über parasitäre Kapazitäten in den 
Signalweg "durchschlagen" können.

Noch was: C4 und vor allem C5 sind etwas zu klein geraten. Jetzt liegen 
sie in der gleichen Größenordnung wie die stark streuenden 
Eingangskapazitäten der OPamps. Das Resultat kann eine spürbare 
Welligkeit im Frequenzgang sein. Die Dimensionierung der Bauteile dieses 
Filters sind ohnehin etwas merkwürdig. Wo hast du denn das her?

Kai Klaas

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Kai Klaas schrieb:
>>Hast du denn (stichhaltige ;)) Argumente, warum der 4066 nicht geeignet
>>sein soll?
>
> Wenn du ihn mit +/-12V versorgen willst...
Der 4066 Schalter wird mit 3,3V versorgt. (Signal an der Stelle geht ja 
nur von 0-2,5V).

>>Spricht was gegen die jetzige Schaltung (ohne Wechsler, nur Schließer)?
>
> Das, was du mühsam wegfiltern willst, gelangt beim "ausgeschalteten"
> Schließer über parasitäre Kapazitäten dennoch wieder auf die rechte
> Seite. Ein solcher Wechsler hat bei höheren Frequenzen keine brauchbare
> Ausschaltdämpfung.
Ja, stimmt. Habe das letztens beim Elektronik Kompendium gelesen, jetzt 
wo du es sagst. Erhöht natürlich die Anzahl der nötigen Schalter 
ziemlich. Allerdings frage ich mich: Ich schalte ja nur zwischen 
Filterung/Keine Filterung um. Die Spannungsunterschiede zwischen beidem 
sollten eigentlich nur minimal sein. So gefühlsmäßig würde ich sagen, 
dass der Kondensator nicht soo den riesigen Einfluss hat. Bei steilen 
Signalflanken (Rechteck sieht das natürlich schon wieder anders aus. 9pF 
hat der MAX4066 an dieser Stelle. Das ist natürlich auch nicht gerade 
wenig. Ich rechne das noch mal durch, ob sich in meinem Falle die 
mehreren Schalter lohnen.

> Noch was: C4 und vor allem C5 sind etwas zu klein geraten. Jetzt liegen
> sie in der gleichen Größenordnung wie die stark streuenden
> Eingangskapazitäten der OPamps.
Ups, das ist allerdings ein Argument.

> Das Resultat kann eine spürbare
> Welligkeit im Frequenzgang sein. Die Dimensionierung der Bauteile dieses
> Filters sind ohnehin etwas merkwürdig. Wo hast du denn das her?

Ich sehe gerade die Filterberechnung im ersten Post ist für einen MFB 
Filter. Habe aber Sallen Key Topologie. Deswegen noch mal im Anhang 
woher die Werte sind. Ich glaube aber die Werte im Schaltplan sind noch 
von einem anderen Filter. Aber so weit von der Berechnung bin ich ja 
nicht weg.
Ich könnte als Seed auch 1kOhm statt 10kOhm nehmen. Damit werden alle 
Werte verzehnfacht. Also 470pF statt 47pF.
Das muss ich dann mal auf Verträglichkeit mit dem Operationsverstärker 
Eingang abklären ;) Nicht, dass der da reinpfuscht.

Autor: Ulrich (Gast)
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Beim 4066 sind ja schon 4 Schalter in einem IC, der extra Aufwand hält 
sich also in Grenzen. Das gefilterte Signal kann man wohl noch direkt 
schalten, da fehlen die ganz hohen Frequenzen. Das Signal ohne Filter 
kann man besser schalten mit 3 Schaltereinheiten. 2 In Reihe, und 
dazwischen einen gegen Masse.

Wenn es irgend geht sollte man den 4066 (bzw. besser 74HC4066) mit 5-6 V 
versorgen, dann werden die Widerstände kleiner. Eine bessere Alternativ 
wäre ein 74HC4053 mit +-5 V als Versorgung, und dann 2 der 3 Umschalter 
benutzen.
Der max4066 sollte vor allem hinsichtlich Leckströmen besser sein, das 
ist hier kaum gefordert.

Wenn man sich die Ausgaben des Filtertools anschaut, wird man wohl 
schnellere OPS brauchen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Der 4066 Schalter wird mit 3,3V versorgt. (Signal an der Stelle geht ja
>nur von 0-2,5V).

Ja, aber IC6 wird mit +/-12V gespeist und kann, wenn es dumm läuft, den 
4066 zerschießen oder zumindest beim Einschalten der Versorgungsspannung 
Latch-Up verursachen. Eine kleinere Speisespannung für den 4066 kannst 
du nur machen, wenn du den 4066 an den Ein-/Ausgängen schützt.

Kai Klaas

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ulrich schrieb:
> Beim 4066 sind ja schon 4 Schalter in einem IC, der extra Aufwand hält
> sich also in Grenzen. Das gefilterte Signal kann man wohl noch direkt
> schalten, da fehlen die ganz hohen Frequenzen. Das Signal ohne Filter
> kann man besser schalten mit 3 Schaltereinheiten. 2 In Reihe, und
> dazwischen einen gegen Masse.
Schon, aber die anderen beiden Schalter sind schon anderweitig 
vorgesehen ;)

> Wenn es irgend geht sollte man den 4066 (bzw. besser 74HC4066) mit 5-6 V
> versorgen, dann werden die Widerstände kleiner.
Ja, das dürfte aber auch nur nebensächlich sein bei 90kOhm 
Eingangswiderstand am Subtrahierer.

> Eine bessere Alternativ
> wäre ein 74HC4053 mit +-5 V als Versorgung, und dann 2 der 3 Umschalter
> benutzen.
Hm. Muss ich mir mal angucken, Danke.

> Wenn man sich die Ausgaben des Filtertools anschaut, wird man wohl
> schnellere OPS brauchen.
Ja, das geforderte GBP ist schon relativ hoch. OP467 sollte aber passen 
meiner Meinung nach.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Kai Klaas schrieb:
>>Der 4066 Schalter wird mit 3,3V versorgt. (Signal an der Stelle geht ja
>>nur von 0-2,5V).
>
> Ja, aber IC6 wird mit +/-12V gespeist und kann, wenn es dumm läuft, den
> 4066 zerschießen oder zumindest beim Einschalten der Versorgungsspannung
> Latch-Up verursachen. Eine kleinere Speisespannung für den 4066 kannst
> du nur machen, wenn du den 4066 an den Ein-/Ausgängen schützt.

Da hast du allerdings wieder ein Argument. Das blöde ist, wenn man die 
Eingänge des Schalters schützen möchte (durch einen Widerstand) erhöht 
man ja zwangsläufig wieder den Ausgangswiderstand am Schalterausgang und 
geht dann auf den (nicht unnendlich hohen) Eingangswiderstand des 
Subtrahierers.

Eventuell müsste man als Schutz eine externe Schottky Diode in Reihe mit 
einem Widerstand gegen die Versorgungsspannung, bzw. gegen Masse 
vorsehen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Da hast du allerdings wieder ein Argument. Das blöde ist, wenn man die
>Eingänge des Schalters schützen möchte (durch einen Widerstand) erhöht
>man ja zwangsläufig wieder den Ausgangswiderstand am Schalterausgang und
>geht dann auf den (nicht unnendlich hohen) Eingangswiderstand des
>Subtrahierers.

Genau. Man macht das üblicherweise mit einer reduzierten 
Versorgungsspannung, die für Opamp und Analogschalter gleichermaßen 
verwendet werden kann.

Noch ein Tipp: Aktive Tiefpaßfilter können allerhöchste Frequenzen nur 
unvollkommen unterdrücken, weil irgend wann der OPamp aufhört wie ein 
solcher zu funktionieren. Man behilft sich dann damit, daß man das 
Signal zuerst mal durch einen rein passiven Tiefpaß schickt und dann 
erst durch einen aktiven. Dadurch hat man beides, den steilen Abfall, 
wie ihn nur ein aktives Filter liefern kann und gleichzeitig die 
zuverlässige Unterdrückung der höchsten Frequenzen, wie es nur ein 
passiver Tiefpaß schafft.

Kai Klaas

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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So, ich habe mir noch mal die DDSe von ELV angeschaut, da gibts ja 
Schaltpläne zu.
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/DDS10/...
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/DDS20/...
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/83706_...

Und in anbetracht der Tatsache, dass die aktiven Filter bei hohen 
Frequenzen nicht mehr so gut sperren, habe ich mir nun überlegt den 
Filter passiv zu machen (Pi Filter. 7. oder 9. ordnung).
Die Signalumschaltung ist dann genau so, wie bei den ELV Geräten: Ein 
einfaches Relais, das dank der verringerten Anzahl OPV jetzt noch Platz 
findet.
Ich möchte den Filter in Leistungsanpassung betreiben (Zin=Zout=47R) und 
anschließend (bzw. vorher) wieder um 2 verstärken. Das sollte laut Simu 
ganz gut gehen.

Das sollte gewisse Dinge auf jeden Fall vereinfachen. Außerdem brauche 
ich nun nur noch 12V und -12V als "saubere" digitalfreie Spannungen 
auszulegen. 5V und 3,3V (Display, Relais und Mikrocontroller) werden 
über Schaltregler (Vor den 78/79-12 Reglern) und LDO erzeugt.

Die Sache hat noch einen Vorteil: Ich glaube 2fache Opamps in der 
"höheren Mittelklasse" (also besser als TL082 und Co) sind bei Reichelt 
besser zu bekommen als 4fache. Und billiger.

Als Relais soll ein Finder 30.22 zum Einsatz kommen. Das gibt es bei 
Reichelt und bei CSD gut erhältlich und ist kompakt.

Was ist davon zu halten? Oder habe ich mir jetzt neue Stolperfallen 
gebaut? ;)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ach so, die Impedanz des Filters sollte man noch höher machen, würde ich 
sagen. Ansonsten belastet man die Signalquelle ja mit 47 Ohm, das 
schafft der OPV nicht.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Ich möchte den Filter in Leistungsanpassung betreiben (Zin=Zout=47R) und
>anschließend (bzw. vorher) wieder um 2 verstärken. Das sollte laut Simu
>ganz gut gehen.

Leistungsanpassung ist Standard, ja, aber das muß nicht unbedingt 
50R-Technik sein. Die kann ein normaler OPamp wie der TL082 gar nicht 
treiben.

>Als Relais soll ein Finder 30.22 zum Einsatz kommen. Das gibt es bei
>Reichelt und bei CSD gut erhältlich und ist kompakt.

Hier sind vor allem kleine Streukaspazitäten zwischen den geöffneten 
Kontakten wichtig.

Kai Klaas

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Kai Klaas schrieb:
>>Ich möchte den Filter in Leistungsanpassung betreiben (Zin=Zout=47R) und
>>anschließend (bzw. vorher) wieder um 2 verstärken. Das sollte laut Simu
>>ganz gut gehen.
>
> Leistungsanpassung ist Standard, ja, aber das muß nicht unbedingt
> 50R-Technik sein. Die kann ein normaler OPamp wie der TL082 gar nicht
> treiben.
Ja, stimmt. Eigentlich muss der ja nur 100Ohm treiben, aber je 
hochohmiger, desto besser natürlich.
Problem ist, dass die Induktivitäten relativ groß werden.
Wie wirkt sich eigentlich genau der Q Faktor auf den Filter aus? Soweit 
ich weiß, hat das doch was mit Schwingkreisen zu tun. Aber ich benutze 
den Filter ja nicht als Schwingkreis.

>>Als Relais soll ein Finder 30.22 zum Einsatz kommen. Das gibt es bei
>>Reichelt und bei CSD gut erhältlich und ist kompakt.
>
> Hier sind vor allem kleine Streukaspazitäten zwischen den geöffneten
> Kontakten wichtig.
Du meinst diejenigen Kapazitäten zwischen den Schaltkontakten bei 
geöffnetem Kontakt?
Steht leider nicht im Datenblatt. Aber ich denke mal um Größenordnungen 
kleiner als bei den CMOS Switches.
http://www.finder-relais.net/de/finder-relais-serie-30.pdf

Eins ist mir noch aufgefallen: Bei meinem jetzigen Schema verwende ich 
die Leistungsanpassung ja nur, wenn der Filter aktiviert ist. Das heißt, 
wenn ich den Filter überbrücke habe ich ja die doppelte Spannung.
Im Anhang ein Auszug aus dem Schaltplan von dem ELV DDS.
Vom Ausgang VOUT des DDS ICs (der eigentlich ein Stromausgang mit 
internem Lastwiderstand gegen Masse ist), gehen die auf den 
Filter/Bypass und dann mit 470 Ohm (Poti) auf Masse. (Ist also ein 
Spannungsausgang mit definiertem Innenwiderstand).

Es sieht also ganz danach aus, als wenn bei aktiviertem Filter-Bypass 
einfach nur ein Spannungsteiler gebaut wird. Oder?

EDIT: Ach so, Danke Kai für deine professionellen Tipps! :-)

Autor: Ulrich (Gast)
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50 Ohm sind etwas niederohmig für die normalen OPs, und hier auch gar 
nicht nötig.  Wenn man unbedingt an die Impedanz der Leiterbahnen 
anpassen will wäre man ohnehin schon eher bei 100 Ohm. Etwas höher 
sollte man schon gehen, um den OPs entgegenzukommen, aber über 600 Ohm 
würde ich nicht gehen, denn je höher die Impedanz, desto mehr stören 
parasitäre Kapazitäten wie die an den Relais.

Die Amplitude kann man für den Bypass-mode ja auch anpassen mit einem 
Abschwächer statt der einfachen Leitung. Das sollte auch das ohnehin 
schon geringe übersprechen über die offenen Relaiskontakte reduzieren.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hallo Ulrich.
Ja 50 Ohm sind zu niedrig, seh ich ja ein ;-)
Ich habe mal erst mal überschlagshalber mit Rin=Rout=270 Ohm gerechnet. 
Macht also 560 Ohm Last am OPAMP Ausgang. Das sollte wohl klar gehen. 
Zumal in dem Bereich das Signal direkt nach dem Opamp nur von 0-5V geht. 
Also max. 10mA aus dem OpAmp. Klingt aber auch schon nicht wenig.

Und eventuell wollte ich noch die Gesamtverstärkung (*16 mit dem 
leistungsangepassten Filter um von 0-2,5V auf +/-10V zu kommen) auf 
beide Opamps gleichmäßig verteilen. Sprich beide *4 (Ich hoffe so krieg 
ich die bestmögliche Performance in der Frequenzübertragung). Dann wären 
es aber schon 20mA bei der Filterimpedanz.

Generell klingt das aber alles schon mal ganz gut, würde ich fast 
behaupten.

Zu der Amplitude beim Bypass: Ich glaube wir meinen das Gleiche. Deshalb 
das Bild im Anhang.

Ich habe quasi meine beiden Widerstände die nötig sind für die 
Leistungsanpassung aus dem Filterzweig "nach außen" verlegt. So habe ich 
quasi auch Leistungsanpassung im Bypass, was dann nichts anderes als ein 
Spannungsteiler ist :-)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Wie wirkt sich eigentlich genau der Q Faktor auf den Filter aus?

Teilweise drastisch! Wenn du bei einem fertigen Filter einfach den 
Quell- und Lastwiderstand veränderst, also beispielsweise von 100R auf 
300R, stimmt der Frequenzgang natürlich nicht mehr. Wenn er vorher ganz 
glatt war, erhälst du jetzt eine erhebliche Welligkeit. Das ist aber 
nicht schlimm, weil man das durch Anpassung der Ls und Cs ausgleichen 
kann.

Am besten nimmst du einfach ein fertiges Filter, das du in einer 
zuverlässigen Veröffentlichung findest. ELV z.B. hat schöne Filter in 
ihren Schaltungen. Nimm TINA, o.ä., simuliere das Filter, dann bist du 
auf der sicheren Seite.

>Du meinst diejenigen Kapazitäten zwischen den Schaltkontakten bei
>geöffnetem Kontakt?
>Steht leider nicht im Datenblatt. Aber ich denke mal um Größenordnungen
>kleiner als bei den CMOS Switches.

Das Takamisawa-Relais aus der ELV-Schaltung hat, glaube ich, jeweils 
0,5pF. Das ist in der Tat weniger.

>Ich habe mal erst mal überschlagshalber mit Rin=Rout=270 Ohm gerechnet.
>Macht also 560 Ohm Last am OPAMP Ausgang.

Hhm, könnte knapp werden. Geht eigentlich nur in Verbindung mit einem 
OPamp der zuverlässig 600R Lasten treiben kann. Ein TL082 kann nur 2k. 
Dein BUF634 wäre ideal dafür...

Kai Klaas

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Kai Klaas schrieb:
>>Wie wirkt sich eigentlich genau der Q Faktor auf den Filter aus?
>
> Teilweise drastisch! Wenn du bei einem fertigen Filter einfach den
> Quell- und Lastwiderstand veränderst, also beispielsweise von 100R auf
> 300R, stimmt der Frequenzgang natürlich nicht mehr. Wenn er vorher ganz
> glatt war, erhälst du jetzt eine erhebliche Welligkeit. Das ist aber
> nicht schlimm, weil man das durch Anpassung der Ls und Cs ausgleichen
> kann.

Ok, das habe ich schon in meinen Simulationen gesehen. Da ich den Filter 
aber doch eh leistungsangepasst verwende, mit festen ohmschen 
Widerständen an Eingang und Ausgang dürfte das doch eigentlich egal sein 
(Zumindest weitestgehend, da ja die Widerstände auch Toleranzen haben).

> Am besten nimmst du einfach ein fertiges Filter, das du in einer
> zuverlässigen Veröffentlichung findest. ELV z.B. hat schöne Filter in
> ihren Schaltungen. Nimm TINA, o.ä., simuliere das Filter, dann bist du
> auf der sicheren Seite.
Was heißt "fertiges Filter"? ;) Gibt da nette (teure) ICs mit Switched 
Capacitor Filtern drauf, die sind genial. Leider aber auch schlecht zu 
kriegen.
Ich habe hier den AADE Filter Designer. Damit geht das eigentlich 
ziemlich problemlos. Daher auch die aktuellen Werte für den 400kHz 
Butterworth Filter (der hier mal nur exemplarisch dargestellt sei. Denn 
für 12 Bit ist die Dämpfung bei 1MHz zu wenig. 72dB sollten da ja schon 
drin sein).

>>Ich habe mal erst mal überschlagshalber mit Rin=Rout=270 Ohm gerechnet.
>>Macht also 560 Ohm Last am OPAMP Ausgang.
>
> Hhm, könnte knapp werden. Geht eigentlich nur in Verbindung mit einem
> OPamp der zuverlässig 600R Lasten treiben kann. Ein TL082 kann nur 2k.
> Dein BUF634 wäre ideal dafür...
Hast Recht. Selbst bei 1k muss man schon mehrere Volt Output Swing 
einbüßen (2.5V pro Rail). bei 500 Ohm Last sinds schon 5V pro Rail.
Aber an der Stelle einen BUF634 zwischenzuschalen, naja ich weiß nicht. 
Dann lieber den Filter hochohmiger machen.

Die Idee mit der Simulation ist aber gar nicht mal übel. Im Anhang mal 
die komplette Schaltung. Klappt wirklich schon sehr gut, muss ich sagen:
- Nachdem ich den Feedback hinten hinter den BUF634 gesetzt habe, ist 
die Abweichung bei der niedrigen Last (50 Ohm = Kurzschluss am Ausgang) 
um Längen kleiner geworden, als wenn man den im Open-Loop einfach hinten 
anschließt
- Im Frequenzgang (Besonders beim Bypass) ist ganz klar zu sehen, dass 
der TL084 (bzw. TL082) nicht wirklich geeignet ist, bzw. eher eine 
Low-Cost Lösung darstellt. Nun bin auch ich überzeugt ;)

EDIT: Die Simulationen zeigen den kompletten Übertragungsverlauf. Also 
der Messpunkt liegt ganz hinten.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Wollte noch was loswerden: Mit einem stinknormalen NE5532 (Der dazu auch 
noch 600 Ohm treiben kann) sieht es schon um Längen Besser aus.

Einzig die Slew Rate ist noch etwas klein für 100kHz Rechteck (20Vpp). 
Aber das ist auch schon ne krasse Anforderung. Es sind jetzt ca. 4µs am 
Ausgang. Sind also ca 5V/µs.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ich bin jetzt auch dazu übergegangen die Endstufe diskret aufzubauen. 
Braucht nicht wesentlich mehr Platz, ist aber günstiger.
Und die dynamischen Parameter sind immer noch bei weitem ausreichend.

Im Anhang mal die Simulationen.

Rechteck und Sinus sind für den Kurzschlussfall gezeichnet.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Ist die Endstufe denn kapazitiv belastbar?

Kai Klaas

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Habe mal 100p bis 100µ Querbeet hinten (hinter den 50 Ohm 
Innenwiderstand) drangehangen, da schwingt zumindest nichts. Allerdings 
ist bei 100µF die Amplitude auch nicht mehr sehr hoch bei 100kHz :-D 
(Sinus)
Beim Rechteck passiert auch nichts außergewöhnliches (Außer, dass die 
Ecken verrundet werden).

Wo könnte man denn noch rum-messen? Ich würde ansonsten schon fast 
sagen: Passt!

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Ist D1 kurzgeschlossen?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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D1 ist kurzgeschlossen, ja. Habe die Schaltung mit zwei Dioden in Reihe 
im Internet gefunden, allerdings ist selbst bei keiner Last schon der 
Strom durch die Transistoren so groß, dass die in Echt durchbrennen 
würden. Mit einer Diode geht es besser. Vermutlich wäre dann die 
Linearität (ohne Rückkopplung) schlechter, kann das? Aber durch den 
Operationsverstärker, habe ich mir gedacht, wird das ausgeglichen.

Ganz ohne Dioden geht leider nicht, dafür ist der Operationsverstärker 
wohl zu langsam. Da sind noch Verzerrungen im 0V Bereich zu sehen am 
Ausgang.

Deswegen wollte ich erst mal im Layout beide Dioden vorsehen, wobei man 
ja dann eine einfach überbrücken kann, wenn das dann tatsächlich besser 
funktioniert.
Ich muss demnächst mal wieder in der FH-Bibliothek rumsuchen und mir was 
praktisches zu Gegentaktendstufen raussuchen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Mit einer Diode geht es besser. Vermutlich wäre dann die Linearität
>(ohne Rückkopplung) schlechter, kann das? Aber durch den
>Operationsverstärker, habe ich mir gedacht, wird das ausgeglichen.

Auch ein NE5532 kann nicht zaubern. Das Weglassen der Diode wird bei 
kleineren Signalen wohl in größeren Ünernahmeverzerrungen resultieren.

Kai Klaas

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Kai Klaas schrieb:
>>Mit einer Diode geht es besser. Vermutlich wäre dann die Linearität
>>(ohne Rückkopplung) schlechter, kann das? Aber durch den
>>Operationsverstärker, habe ich mir gedacht, wird das ausgeglichen.
>
> Auch ein NE5532 kann nicht zaubern. Das Weglassen der Diode wird bei
> kleineren Signalen wohl in größeren Ünernahmeverzerrungen resultieren.

Klar nicht ;-) Aber in der Simulation ist diesbezüglich auch bei 
kleinsten Signalen nicht festzustellen (100mV Amplitude am Ausgang). Für 
alles andere fehlt mir die Erfahrung.

Also wird man es wohl drauf ankommen lassen müssen ;-)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Klar nicht ;-) Aber in der Simulation ist diesbezüglich auch bei
>kleinsten Signalen nicht festzustellen (100mV Amplitude am Ausgang). Für
>alles andere fehlt mir die Erfahrung.
>
>Also wird man es wohl drauf ankommen lassen müssen ;-)

Du hast ja geschrieben, daß das Low-Cost sein soll, und da ist eine 
diskret aufgebaute Endstufe nicht unüblich. Ist doch prima, wenn es so 
funzt.

Kai Klaas

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