Hallo,
mein Ziel ist es, drei Sinusschwingungen zu addieren. Das sich das ganze
im HF-Bereich (85-125MHz) abspielt bekomme ich bisher keine reine
addition der Signale ohne Seitenbänder hin (Seitenbänder ausserhalb o.g.
Frequenzbereichs können vernachlässigt werden).
Die mir bekannten kommerziell erwerblichen Lösungen schaffen es nicht,
die notwendige Konstanz der Frequenzen bzw deren Amplituden zu
gewährleisten.
Gibt es einen DDS chip, der intern drei Frequenzen aus seinen Tabellen
ausliest, addiert und erst dann DA-wandelt? bzw seht ihr eine
möglichkeit, dieses Problem mit überschaubarem Aufwand (analog) selbst
in den Griff zu bekommen.
FPGA/CPLd scheiden frequenztechnisch in diesem Bereich wohl aus.
Geforderte zeitliche Konstanz der Amplituden
@Thomas R. (Gast)
>Die mir bekannten kommerziell erwerblichen Lösungen schaffen es nicht,>die notwendige Konstanz der Frequenzen bzw deren Amplituden zu>gewährleisten.
Das glaube ich nicht.
>Gibt es einen DDS chip, der intern drei Frequenzen aus seinen Tabellen>ausliest, addiert und erst dann DA-wandelt?
Glaub ich nicht. Denn das ist kein DDS mehr.
>möglichkeit, dieses Problem mit überschaubarem Aufwand (analog) selbst>in den Griff zu bekommen.
Bei deinem Kenntnissstand wahrscheinlich nicht. Ein HF Spezi oder
Funkamateur könnte das hinkriegen.
>FPGA/CPLd scheiden frequenztechnisch in diesem Bereich wohl aus.
Kaum ;-)
>Geforderte zeitliche Konstanz der Amplituden
1%, ist machbar.
>Geforderte zeitliche Konstanz der Frequenzen
Ist auch kein grosses Thema, macht immerhin 1 Promille bei 100 MHz.
Quarzoszillatoren sind um den Fakto 10..1000 besser.
MFG
Falk
Hallo Thomas,
> mein Ziel ist es, drei Sinusschwingungen zu addieren. Das sich das ganze> im HF-Bereich (85-125MHz) abspielt bekomme ich bisher keine reine> addition der Signale ohne Seitenbänder hin (Seitenbänder ausserhalb o.g.> Frequenzbereichs können vernachlässigt werden).> Die mir bekannten kommerziell erwerblichen Lösungen schaffen es nicht,> die notwendige Konstanz der Frequenzen bzw deren Amplituden zu> gewährleisten.
Wenn es um die Addition alleine (ohne Signalgenerierung) geht, würde ich
an eine ganz normale Addierschaltung mit einem Operationsverstärker
denken. Als OPV bieten sich verschiedene Current Feedback OPV, aber auch
noch diverse "normale" OPV an. Du mußt aber darauf achten, daß sie für
Unity Gain (Verstärkung 1) kompensiert sind; sonst mußt Du das durch
eine äußere Beschaltung selbst machen (z. B. RC-Glied zwischen + und -
Eingang, wie genau, steht im Tietze Schenk).
Je nach Leitungslänge der Zuleitungen solltest Du bei 100MHz schon an
die Wellenanpassung denken.
Und die Werte der Entstörkondensatoren würde ich auch anhand der
Resonanzkurven auswählen (100nF alleine ist sicher nicht mehr das
Optimum).
Die durchgehende Massefläche und SMD ist bei diesen Frequenzen nahezu
Pflicht, obwohl die alten Motorola-Verstärkerschaltungen immer wieder
eindrucksvoll beweisen, daß es auch ohne SMD geht, wenn man sich richtig
auskennt.
> FPGA/CPLd scheiden frequenztechnisch in diesem Bereich wohl aus.
Das glaube ich nicht.
> Geforderte zeitliche Konstanz der Frequenzen
Die gibst Du ja vor, beispielsweise über mehrere DDS-Chips, die den
gleichen Takt benutzen.
Wozu soll das eigentlich gut sein? 3 Sinuswellen addiert finde ich nicht
so spannend.
Gruß,
Michael
Wenn ich recht informiert bin ist bei den meisten fpgas doch bei rund
400Mhz schluss. Wenn ich dann noch mehrere Stützstellen ausgeben möchte
wird es da diue Luft aber verdammt dünn, wenn ich die aus internem
Tabelle die werte auslesen, addieren und ausgeben möchte!?
OPV hört sich gut an, werde ich morgen durchsimmulieren. Inwieweit sind
störende Seitenbänder zu erwarten?
Grüße
T.
Hallo Thomas,
schau Dir mal den AD9959 DDS-Chip von Analog Devices an. Der kann 4
unabhaengige Signale bis 200 MHz erzeugen, mit Frequenzaufloesung von
0.12 Hz. Es gibt ein Eval-Board dafuer, kostet laecherliche US$250 (viel
billiger als Selberbauen!); ich hab's bei mir stehen, funktioniert
prima. Frequenzzstabilitaet ist so gut wie der (Quarz-)Oszillator, mit
dem du es antreibst, 25ppm = 0.0025% ist ohne weiteres erhaeltlich.
Wenn Du einen Tiefpass nachschaltest (Grenzfrequenz ca. 150 MHz), dann
ist der Ausgang schoen sinusfoermig. Bloss wichtig, dass die
Grenzfrequenz irgendwo zwischen Deinen Signalfrequenzen (85 - 125 MHz)
und der ersten Oberwelle (170 - 250 MHz) liegt. Auf dem Board sind
bereits diskrete, passive 190-MHz-Filter implementiert, aber man kann
sie auch leicht umgehen wenn man will (einfach einen 0-Ohm-Widerstand
umloeten). Minicircuits hat sehr brauchbare Filter (z.B. SLP-150+ fuer
150 MHz), dann brauchst Du sie nicht selber designen und bauen.
Wie in einem frueheren Posting vorgeschlagen, dann einfach die einzelnen
Sinuswellen mit einer schnellen Op-Amp-Schaltung analog zusammenaddieren
und fertig! (der AD9959 hat sogar digitale Amplitudenkontrolle fuer
jeden einzelnen Kanal).
Wolfgang
Hallo,
wenn Du komplett mit einem 50 Ohm System arbeitest, d. h. alle Quellen
und Senken haben einen Eingangs- bzw. Ausgangswiderstand von 50 Ohm,
dann kannst Du die Addition mit ein paar Widerständen realisieren (siehe
angehängte Datei):
Für R1=R2=R3=R4=25 Ohm fließt dann je ein Drittel des Stromes der
Eingänge in den Ausgang und addiert sich dort zum Ausgangssignal.
Alle Ein- und Ausgänge sehen außerdem 50 Ohm, so daß die Wellenanpassung
gelingt.
--
Willst Du eine OPV-Variante mit Signalquellen auf demselben Board haben,
kommt es auf die 50 Ohm Eingangswiderstand nicht so an.
Allerdings sollten alle Quellen dieselbe Impedanz haben, und der OPV
sollte Kabel treiben können und auch bei 100 MHz noch einen geringen
Ausgangswiderstand haben (z. B. AD8000: Ausgangswiderstand bei 100 MHz:
10 Ohm).
Die Schaltung könnte dann so aussehen:
U1 470
o-----|||||---------*
|
U2 470 |
o-----|||||---------*
|
U3 470 | 470
o-----|||||---------*------|||||----*
| |
| |\¸ |
| | \ |
|---|- \ | 42
| \-------*----|||||-----o
| /
|---|+ /AD8000
| /
|/
Es kommt bei dem gewählten OPV auf den Wert des
Rückkopplungswiderstandes an. Dieser beträgt in diesem Fall
optimalerweise 432 Ohm +/-10%, also z. B. 470 Ohm.
An den Ausgang kannst Du dann beispielsweise ein TP-Filter von
Minicircuits ranhängen.
Gruß,
Michael
Hallo Thomas,
> Wenn ich recht informiert bin ist bei den meisten fpgas doch bei rund> 400Mhz schluss. Wenn ich dann noch mehrere Stützstellen ausgeben möchte> wird es da diue Luft aber verdammt dünn, wenn ich die aus internem> Tabelle die werte auslesen, addieren und ausgeben möchte!?
Du kannst mit einem Clockmanager Hilfstakte generieren, die synchron mit
dem Systemtakt laufen, aber um 90°, 180°, 270° oder auch um beliebige
Winkel phasenverschoben sind. Dabei nutzt der FPGA interne
Signallaufzeiten aus, die genau bekannt sind.
Das ergibt Zeitdifferenzen deutlich kleiner als der Systemtakt, die Du
dazu verwenden kannst, parallel mehrere DA-Wandler gleichzeitig zu
betreiben und die Ausgangssignale zu addieren.
> OPV hört sich gut an, werde ich morgen durchsimmulieren. Inwieweit sind> störende Seitenbänder zu erwarten?
Wenn die Eingangssignale ok sind, sind kaum störende Seitenbänder zu
erwarten (schau im Datenblatt unter Nichtlinearität bzw. Verzerrungen).
Gruß,
Michael
Die vorgeschlagene Loesung mit passiven Splittern/Combinern
(Widerstaenden) ist natuerlich auch moeglich. Wie ueblich gibt's dabei
Vorteile und Nachteile:
Vorteile:
- einfaches Design - bloss ein paar Widerstaende. Op-amps ueber 100 MHz
sind absolut erhaeltlich un verwendbar, aber ich stimme zu, ist nicht so
simpel wie die Widerstaende. Man kann solche Splitter mit
SMA-Anschluessen fertig kaufen (Minicircuits ist eine relativ
preisguenstige Quelle dafuer).
Nachteile:
- schlechte Quellisolation - ein guter Teil des Signals einer
Sinusquelle gelangt in die andere Quelle. Das kann (muss nicht, aber
kann!) Probleme verursachen, je nachdem wie "tolerant" die andere Quelle
ist. Wenn man Pech hat, gibt's ordentlich Intermodulationsprodukte und
erhoehten Jitter.
- Ausgangsamplitude ist immer kleiner als Eingangsamplitdue; bei einem
50-Ohm-Splitter ist die Ausgangs nur noch halb so gross. Im Gegensatz
dazu kann man mit einer Op-Amp-Schaltung die Amplitude auch erhoehen
wenn noetig (natuerlich geht dann die Bandbreite runter).
Wolfgang
Das sind natürlich keine Widerstands-Combiner sondern entkoppelte
transformatorische Schaltungen. Beispiel:
http://www.mini-circuits.com/pdfs/ZFSC-3-13.pdf
hat im gewünschten Frequenzbereich 38 dB Isolation
Vielen Dank für die zahlreichen Antworten!
Die Variante mit diskreten Minicircuits-Bauteilen hatte ich bereits
versucht, doch sie zeigte nicht den gewünschten erfolg:
-------Mixer
I
I
Frequenz----Powersplitter ------- Mixer
------Powercombiner----Verstärker
I
I
------- Mixer
An jedem Mixer sind testweise Frequenzgeneratoren angeschlossen. Das
Ergebnis sieht in der FFT aus wie ein Kamm und die gewünschten
Frequenzen sind nicht stark überhöht gegenüber den unerwünschten. Zudem
fluktuieren sie stark. (Das verhalten ist mir noch nicht ganz klar, da
die Teile nicht ausserhalb der specs betrieben wurden). Wie bereits
zuvor erwähnt ist die Ausgangsleistung recht gering.
Ich werde die OP-Amp-variante ausprobieren. Nicht die eleganteste, aber
gegenüber einem FPGA Projekt noch am überschaubarsten.
Die Addition von drei Sinussen mag zwar nicht die spannendste Aufgabe
sein, aber für mich im Moment unerlässlich:
Es soll mit einem acousto-optischen Modulator ein Laserstrahl in drei
Teilstrahlen aufgeteilt werden. Da ich nicht plane meine private
Heimdisko zu bauen, müssen die Teilstrahlen eine recht konstante
Ausgangleistung haben (<0,5 Prozent Schwankung).
Viele Grüße
Thomas
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