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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sinus erzeugen (bis 20 Hz)(bis 10Vpp)


Autor: Marco Beffa (Gast)
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Hallo zusammen!

Ich möchte uC gesteuert einen Sinus generieren. Die Frequenz soll bis 20 
Hz in 0.1 Hz Schritten einstellbar sein. Die Amplitude soll bis 10Vpp 
bin 0.01V Schritten einstellbar sein.

Nun, wie löst man so etwas am einfachsten?

DDS Ic? AD9833BRMZ?
Oder einen VCO?

Ich denke da die Anforderungen nicht zu hoch gesteckt sind, sollte das 
doch ziemlich einfach realisierbar sein?

MFG

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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DDS direkt auf dem AVR (siehe Digitaler Funktionsgenerator), Ausgabe 
über PWM, OP-Amp für die Amplitudeneinstellung.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Marco Beffa

>Ich möchte uC gesteuert einen Sinus generieren. Die Frequenz soll bis 20
>Hz in 0.1 Hz Schritten einstellbar sein. Die Amplitude soll bis 10Vpp
>bin 0.01V Schritten einstellbar sein.

>Nun, wie löst man so etwas am einfachsten?

>DDS Ic? AD9833BRMZ?

Z.B.

>Oder einen VCO?

Nein.

>Ich denke da die Anforderungen nicht zu hoch gesteckt sind, sollte das
>doch ziemlich einfach realisierbar sein?

Alles relativ. Wenn man mit uC und Elektronik halbwegs fit ist gehts 
schnell, wenn nicht . . .

Für deine 10Vpp sowie 0,01V Amplitundenschrittweite brauchst du noch 
einen 14BIT DAC + OPV.

MFG
Falk

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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warum 14 Bit, 10 Bit reichen doch für 1000 Stufen, 10V in 10mV-Schritten 
ist doch gefordert. Ein "multiplizierender" DAC sollte es sein, wie der 
"7533" (AD7533 Analog Devices, MX7533 Maxim oder MP7533 Exar)
http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=7533
der wird einfach als variabler Widerstand in die Gegenkopplung des OP 
eingebaut

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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So sieht die Applikationsschaltung bei Maxim aus.

Aber für 20Hz kann das auch der Mikrocontroller (mit einem OP für die 
10V) per Software erledigen, wie Andreas schon schrieb.

Autor: Marco Beffa (Gast)
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OK danke für eure Vorschläge!

uC Kentnisse sind ausreichend vorhanden. Bei mir beginnt das Problem 
beim Analog Teil, da ich nicht weis wie man so etwas korrekt löst.

Ich stelle mir das so vor:

uC -> DDS IC -> Filter -> OPV -> Ausgang
  \-> ADC -----------------/

Welche OPV Schaltung muss ich zusammen mit dem ADC verwenden um die 
Verstärkung des OPV per ADC einstellen zu können?

MFG

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Christoph Db1uq

>warum 14 Bit, 10 Bit reichen doch für 1000 Stufen, 10V in 10mV-Schritten
>ist doch gefordert.

Uups, da ist mir wohl das Komma verrutscht! ;-)

MFG
Falk


Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Für eine Amplitudeneinstellung reicht eine Zweiquadranten-Multiplikation 
aus, wie im AD-Datenblatt gezeigt. Für den Sinus mit maximal möglicher 
Amplitude wäre ein DDS wie der genannte AD9833 oder auch AD9835 recht, 
danach diese Schaltung hier mit passender Verstärkung um auf max. 10V zu 
kommen.

Autor: Marco Beffa (Gast)
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@Christoph Db1ug

Vielen Dank für das Posten der Schaltungen!

Der Suchbegriff "2 quadranten Multiplikation" führen zu AM. Also 
amplitudenmoduliere (mit einem DC als NF) ich das Signal vom DDS Ic, bis 
ich die gewünschte Amplitude erreicht habe. Gut.


Nun sind mir ein paar Sachen noch nicht klar:

Was genau ist der Unterschied zwischen 2 und 4 quadranten 
Multiplikation?
Aus dem Wiki Artikel werde ich leider nicht schlau.

Macht nun der AD7533 die AD Wandlung meines gewünschten Wertes und die 
multiplikation mit der Nutzfrequenz alles in einem Gehäuse? Wozu ist 
dann noch der OPV am Schluss? Ist es nicht so dass der OPV am schluss 
multipliziert? Warum wird der 7533 dann "multipliying adc" genannt?

Im AD7533 Datenblatt auf s.5 ist eine Unipolar und Bipolar Schaltung zu 
sehen. Was ist dabei genau der Unterschied? bzw. für was ist die Bipolar 
Schaltung? (du hast ja die unipolar Version gepostet)

Welchen Operationsverstärker nehme ich als Endstufe? Oder sollte ich da 
ein Verstärker IC (z.b. max 4278) nehmen?


MFG


Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Marco Beffa

>Was genau ist der Unterschied zwischen 2 und 4 quadranten
>Multiplikation?

Bei einem Zweiquadrantenmultiplizierer kann eine Eingangsgrösse postitiv 
oder auch negativ sein, während die andere immer postiv sein muss.
Bei einem Vierquadrantenmultiplizierer können beide Eingangsgrössen 
postitiv oder auch negativ sein.

MFG
Falk

Autor: Marco Beffa (Gast)
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@Falk

Danke für dein Erläuterungen.

Nach intensiven Studium habe ich nun die Schaltung in AD7533.png 
verstanden. (denke ich zumindest ;-))

Ich denke es funktioniert so:

Durch Einstellung eines Wertes am ADC lassen sich die Ströme an Iout1 
und Iout2 beinflussen (wobei die Summe beider immer konstant ist). Da 
der Konstantstrom der durch die interne Leiter des ADC fliest von der 
Referenzspannung (welche der DDS Ic Sinusförmig generiert) abhängig ist, 
wird der Strom in Iout1 und Iout2 auch sinusförmig sein.

Unter der Annahme dass der OPV am Schluss als Strom-Spannungswandler 
geschaltet ist (hier bin ich nicht sicher) wird der sinusförmige Strom 
(der durch den eingestellten binärwert auf Iout1 und Iout2 aufgeteilt 
wurde) in eine Spannung verwandelt die nun im Verhältnis von Iout1 und 
Iout2 steht (und somit durch einstellen eines Binärwertes in der 
Amplitude geändert werden kann).

Ich hoffe ich hab das nicht zu kompliziert erklärt. Aber funktioniert es 
in etwa so?

Achja dieser AD-Wandler heisst nur multiplizierend weil die 
Referenzspannung veränderbar sein kann? (steht hier auf s.21 
http://www.krucker.ch/Skripten-Uebungen/EL1-2/EL-K...)

MFG

Autor: Marco Beffa (Gast)
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push

Autor: Marco Beffa (Gast)
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So, ich habe mir das jetz mal aufgezeichnet.

Und so solls gehen:
-Vom uC aus steuere ich die DDS (gibt die Frequenz vor) und den DAC.
-Nach dem DDS Ic ist ein aktives Tiefpassfilter geschaltet, welches das 
DDS Signal glättet und die Amplitude auf 10Vpp erhöht.
-Der DAC teilt die angelegte Referenzspannung(10Vpp) so wie ich das 
vorgebe (Amplitudeneinstellung).
-Um die Spannung belastbar zu machen, ist nach dem DAC ein 
Spannungsfolger.

Trotzdem habe ich noch ein paar Unklarheiten, die ich im Netz nicht 
beseitigen konnte:

1. Ist der DAC so "richtig" eingesetzt? Ich habe immer noch nicht 
verstanden warum diese DAC's multiplizierend heissen. Ich setze ihn ja 
offensichtlich dividierend ein. (10Vpp geteilt durch ...)

2. Die 2 Quadranten Multiplikation ist mir theoretisch klar. Nur 
verstehe ich die Schaltung nicht. Was genau macht der OP am Schluss? 
(bei Fig11 im ad7533 Datenblatt)

3. Ist das Filter am richten Ort? bzw. wo soll gefiltert und verstärkt 
werden? Erst am schluss, nachdem die ganze Divisionsgeschichte vorbei 
ist? Hier würde ich eher zu nein Tendieren, denn das zusätzliche 
rauschen des ADC wird da ja auch gleich mitverstärkt.

Ich hoffe jemand kann mir weiterhelfen.

Grüsse

Autor: Sigint 112 (sigint)
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Hier ist noch was interesanntes zum Thema DDS:
http://www.myplace.nu/avr/minidds/index.htm

Ich beschäftige mich auch gerade mit DDS (für einen SID-Player) und bin 
überrascht, wie gut das funktioniert. Nur mit der PWM-Ausgabe bin ich 
noch nicht ganz zufrieden... da muss ich mir noch nen besseren Filter 
ausdenken.

Gruß,
  SIGINT

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