Guten Tag,
ich hoffe ich bin hier mit meinem Anliegen an der richtigen Stelle. Ich
verfolge den Thread zum Funktionsgenerator mit AD5930. Dort wurde unter
anderem auf den arbiträren Funktionsgenerator von Agilent verlinkt,
dessen Schaltplan ich mir intensiv angeschaut habe. Dabei sind bei mir
einige Fragen entstanden, auf die ich mir keine Antwort weiß und hoffe,
dass ihr mir vielleicht weiterhelfen könnt.
Den relevanten Schaltungsausschnitt habe ich mal zusammen geschnitten
und als Bild angefügt.
Man sieht den differentiellen DAC-Ausgang der einen Strom liefert.
Zusammen mit den 69R bildet sich also eine Spannungsquelle aus. Die 33pF
bilden zusammen mit den 69R einen ersten Tiefpass mit einer
Grenzfrequenz von 69.897MHz aus. Hier verstehe ich den Sinn schon mal
nicht, da der DAC mit 50MHz getaktet wird dürfte der Tiefpass ohne
sinnvolle Funktion sein?
Danach folgt das Rekonstruktionsfilter in Form eines elliptischen
Filters 9. Ordnung.
Normalerweise werden diese Filter ja derart dimensioniert, dass eine
Grenzfrequenz bei der der Durchlassbandrippel erreicht wird, eine
Stopbandfrequenz, ein Durchlassbandrippel, die Filterordnung (die ist
hier ja vorgegeben), eine Eingangsimpedanz und eine Ausgangsimpedanz
angegeben werden. Die Alternative wäre die Stopbanddämpfung vorzugeben,
woraus sich die Filterordnung ergibt. Diese Filter lassen sich ja mit
Programmen wie AADE Filter Design entwerfen. Soweit so gut.
Wenn ich mir nun die Schaltung anschaue, dann gehe ich davon aus, dass
das Rekonstruktionsfilter eine Eingangsimpedanz von 69R besitzt, doch
schon bei der Ausgangsimpedanz tu ich mich schwer das direkt abzulesen.
Am Filterausgang befinden sich 611R (100R + 511), an denen noch einmal
ein zusätzliches Sinc-Filter befindet. Dazu parallel liegen noch einmal
890R gegen Masse (1,78k / 2).
Ist es nicht so, dass ein Rekonstruktionsfilter seine gewünschte
Filterfunktion erst bei richtigem Abschluss entfaltet?
Das Sinc-Filter, soweit ich das sehe ist das ein Bandpassfilter mit
einer Frequenz von knapp 20MHz, verleiht den 511R ja noch einmal
zusätzliche komplexe Widerstände, sodass der Abschluss des
Rekonstruktionsfilter nicht real sondern komplex ist?
Überhaupt ist mir die Funktion des Sinc-Filters hinter dem
Rekonstruktionfilter nicht ganz klar. Ich habe schon die Suchmaschine
mit diversen Schlagwörtern bemüht um entsprechendes Infomaterial zu
finden, allerdings erfolglos.
Es wäre sehr nett, wenn jemand etwas Licht ins Dunkel bringen könnte und
mir diese Schaltungsanordnung bis zum Verstärkereingang einmal erklären
könnte.
Ich danke euch vielmals, Dennis H.
>Zusammen mit den 69R bildet sich also eine Spannungsquelle aus. Die 33pF>bilden zusammen mit den 69R einen ersten Tiefpass mit einer>Grenzfrequenz von 69.897MHz aus. Hier verstehe ich den Sinn schon mal>nicht, da der DAC mit 50MHz getaktet wird dürfte der Tiefpass ohne>sinnvolle Funktion sein?
Nein, die von dir angegebenen Bauteile sind bereits Teil des großen
Elliptic-Filters!
>Ist es nicht so, dass ein Rekonstruktionsfilter seine gewünschte>Filterfunktion erst bei richtigem Abschluss entfaltet?
Da steht doch drunter, daß es kein reinrassiges Filter ist, sondern noch
etwas anderes enthält. Hast du das Filter denn überhaupt schon
simuliert, wenn du den Experten nicht vertraust? Was kommt denn für ein
Frequenzgang heraus?
Hallo,
zufällig habe ich ein fertiges Spice-File der Schaltung, weil ich mir
das vor einer ganzen Weile auch mal angeschaut habe. In der Tat ist der
Frequenzgang nicht flach, wie man das vielleicht erwarten würde.
Möglicherweise wird damit der Frequenzgang an anderer Stelle der
Schaltung kompensiert.
Filti schrieb:> Hast du das Filter denn überhaupt schon> simuliert, wenn du den Experten nicht vertraust?
Ich denke nicht das es darum geht den "Experten" nicht zu vertrauen als
vielmehr darum, dass er die Dimensionierung verstehen möchte.
B e r n d W. schrieb:> Es sind R907+R908 parallel zu R902 und R914 parallel zu R909 geschaltet.
Ist es nicht vielmehr so das (R902+R903) || (R904/2) || (R907+R908) ?
branadic
>Ich denke nicht das es darum geht den "Experten" nicht zu vertrauen als>vielmehr darum, dass er die Dimensionierung verstehen möchte.
Aber da gibt es nicht viel zu verstehen: Die haben ein elliptisches
Filter 9.Ordnung mit einer sin(x)/x-Korrektur verknüpft und das ganze
solange auf dem Labortisch mit sündhaft teurem Meßequipment optimiert,
bis ein optimales Ergebnis dabei herauskam. Das ist weder ein
reinrassiges elliptisches Filter noch eine reinrassige
sin(x)/x-Korrektur, sondern eben ein Hybrid und dafür gibt es wohl keine
Formeln.
Filti schrieb:> Das ist weder ein reinrassiges elliptisches Filter noch eine reinrassige> sin(x)/x-Korrektur, sondern eben ein Hybrid und dafür gibt es wohl keine> Formeln.
Wäre das nicht die korrekte Antwort gewesen, die der TE erwartet hätte?
Mir ist auch kein Programm bekannt, mit dem man ein Filter dieser
Struktur erstellen kann, allerdings wird man diese Anordnung, wie jedes
andere Filter auch, formelmäßig erfassen können.
branadic
Dennis H. schrieb:> ich hoffe ich bin hier mit meinem Anliegen an der richtigen Stelle. Ich> verfolge den Thread zum Funktionsgenerator mit AD5930.
Hallo Dennis,
wenn ich das recht sehe, dann ist der AD5930 ein 50 MHz DDS mit 10 Bit
analoger Auflösung. Wenn du tatsächlich damit einen Sinusgenerator
basteln willst, dann dürfte dir ein weitaus simpleres Filter ausreichen.
Also laß dir wegen des Agilent-Beispiels keine grauen Haare wachsen.
Das zusätzliche Netzwerk bei denen kurz vor dem OpV dient zum
nachträglichen Verschlimmbessern des Amplitudenabfalls, der so etwa ab
2/3 des Durchlaßbereiches zu beobachten ist. Sowas findet sich oft. Guck
dir mal die entsprechenden Diskussionen der Funkamateure über den
'Netzwerktester' an.
Das Bild von branadic ist ja logarithmisch, weswegen man es da längst
nicht so deutlich sehen kann wie auf einer linearen Darstellung.
W.S.
W.S. schrieb:> Das zusätzliche Netzwerk bei denen kurz vor dem OpV dient zum> nachträglichen Verschlimmbessern des Amplitudenabfalls, der so etwa ab> 2/3 des Durchlaßbereiches zu beobachten ist.
Bist du sicher, dass das der Grund sein soll? Ich hab für dich mal eine
lineare Darstellung angehängt. Schaut man sich den Amplitudengang genau
an, dann sieht man eine Erhöhung der Filterkurve, daher mein Schluss,
dass ein Abfall an anderer Stelle damit ausgeglichen werden soll.
branadic
>Sinn der Sin(x)/x
... ist die Korrektur des abfallenden Frequenzverlaufes hin zur
Nyquistfrequenz, weil die Abtastung der DDS nicht mehr in die Spitzen
kommt.
> Hybrid
Es könnte sein, dass hier ein Kompromiss zwischen Frequenzgang und
Amplitudenabbildung über den Frequenzbereich nahe Nyquist erzeugt wurde,
weil je nach Frequenz im Detail die Amplitude nicht mehr genau
bestimmbar wird sondern schwebt,
Vielleicht hat die Schaltung auch ein Praktikant ausgedacht und ihr
überinterpretiert sie :-)
branadic schrieb:> dann sieht man eine Erhöhung der Filterkurve, daher mein Schluss,> dass ein Abfall an anderer Stelle damit ausgeglichen werden soll.
Ja, richtig, eben genau das isses.
So glatt und ripplelos wie im Simulationsprogramm geht es in der
Realität eben nicht zu und deswegen haben dort die Erfinder noch ein
bissel 'nachgeschönt'.
W.S.
W.S. schrieb:> So glatt und ripplelos wie im Simulationsprogramm geht es in der> Realität eben nicht zu und deswegen haben dort die Erfinder noch ein> bissel 'nachgeschönt'.
Und ich behaupte, dass das nicht der Grund ist! Hier mal der Vergleich
simuliertes und reales, gemessenes Filter:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/79100/Filtermessung.png
Nach deiner Theorie hätte sich jemand beim Filterentwurf aber gehörig
vertan, das mag selbst ich nicht glauben, immerhin reden wir von Agilent
;)
branadic
branadic schrieb:> Und ich behaupte, dass...
...das eigentlich am Thema vorbei geht. Der arme Dennis wollte sich
einen DDS-Generator bauen und sucht nach nem geeigneten Filter, damit er
am Ausgang einen Sinus und kein Krickelkrackel hat. Und dafür ist das
Gepfriemel von Agilent einfach unpassend.
Und nochwas: Egal wie groß die Namen sind, gepfriemelt wird überall.
W.S.
W.S. schrieb:> Der arme Dennis wollte sich> einen DDS-Generator bauen und sucht nach nem geeigneten Filter, damit er> am Ausgang einen Sinus und kein Krickelkrackel hat. Und dafür ist das> Gepfriemel von Agilent einfach unpassend.
Dennis wollte die im obigen Schaltplan gezeigte Schaltung des
Rekonstruktionsfilters verstehen, aber diesbezüglich dürfte er genauso
schlau sein wie vorher. Ich muss offen gestehen, ich kann den Sinn der
so ausgelegten Schaltung bis dato ebenfalls nicht nachvollziehen und
kann auch nur spekulieren. Es wäre daher vielleicht hilfreich den
restlichen Schaltungsteil mit in die Simulation einzubeziehen,
vielleicht ergibt sich ja dann die Erklärung was mit dieser Art von
Rekonstruktionsfilter und dem entstehenden Frequenzverlauf beabsichtigt
worden ist.
Dennis H. schrieb:> Dabei sind bei mir> einige Fragen entstanden, auf die ich mir keine Antwort weiß und hoffe,> dass ihr mir vielleicht weiterhelfen könnt.
branadic
>Dennis wollte die im obigen Schaltplan gezeigte Schaltung des>Rekonstruktionsfilters verstehen, aber diesbezüglich dürfte er genauso>schlau sein wie vorher.
Da Dennis ganz offensichtlich das Interesse verloren hat, können wir uns
die weitere Diskussion ja schenken...
W.S. schrieb:> einen DDS-Generator bauen und sucht nach nem geeigneten Filter, damit er> am Ausgang einen Sinus und kein Krickelkrackel hat.
Bei einer DDS hast Du immer Krickelkrackel :-)
Georg A. schrieb:> Bei einer DDS hast Du immer Krickelkrackel :-)
Hihi, naja, aber mit nem passenden Filter eben einige 10db unterm
Carrier. Und wenn das dann unter oder kurz über'm Rauschfloor liegt, ist
es den meisten eh egal. Ursprünglich ging es doch um einen
Funktionsgenerator, also eine kombinierte Kiste, um auf dem Labortisch
mal eben Sinus, Dreieck, Sägezahn und Rechteck zum Oszillografieren
seines NF-Verstärkers zur Hand zu haben. Als 1.LO für den KW-Transceiver
wird der Dennis sowas ja wohl nicht benutzen wollen.
Apropos 1.LO: Da gibt es ja eine Menge Leute, die die DDS-IC's dafür
verteufeln, weil die angeblich ja SOO schlecht seien mit Jitter,
Phasenrauschen usw. Ich habe da leise Zweifel, ob diese Leute einen
diskreten selbstgebauten und per PLL stabilisierten Oszillator wirklich
besser als z.B. einen AD9951 hinbekommen. Vom notwendigen
Meßgerätepark mal ganz abgesehen...
W.S.
Hallo Leute,
ich bin leider erst heute von einem Kurztripp zurück und konnte daher
nicht antworten.
Zunächst einmal, danke für die vielen Äußerungen. Um das erst einmal
richtig zu stellen, ich will mir keinen Funktionsgenerator aufbauen,
noch nicht. Dennoch verfolge ich den erwähnten Thread und da ist eben
auch der Link zu einem Funktionsgenerator gefallen, den ich mir einfach
mal genauer angeschaut habe. Heutzutage ist das ja keine
Selbstverständlichkeit mehr, dass Hersteller ihre Schaltpläne im
Handbuch mitliefern. Da es sich aber noch um ein recht aktuelles Gerät
handelt wollte ich mir die Kniffe der Profis einfach mal anschauen. Und
beim Rekonstruktionsfilter bin ich dann hängen geblieben.
Dank der Anleitung von branadic habe ich grundsätzlich einmal
nachvollziehen können wie ein solches Rekonstruktionsfilter mit modernen
Hilfsmitteln vergleichsweise einfach ausgelegt und realisiert werden
kann. Dennoch konnte ich mir auf das von Agilent gezeigte Filter keinen
Reim machen und offenbar stehe ich damit ja nicht allein.
Wäre super, wenn sich doch noch jemand mit einer Erklärung finden würde.
Ich danke euch vielmals, Dennis H.
Kein Anwender interessiert das "nackte" Filter. Was zählt ist das was am
Ausgang herauskommt und genau da muss der Frequenzgang flach sein. Nur
mal so als Tip. Da ist auch noch ein Verstärker und vielleicht sogar
noch andere Bauteile dahinter. DDS hat vom Prinzip bedingt auch noch
einen sinx/x Abfall der für einen flachen Gesamtfrequenzgang kompensiert
werden muss.
>Kein Anwender interessiert das "nackte" Filter. Was zählt ist das was am>Ausgang herauskommt und genau da muss der Frequenzgang flach sein.
Völlig richtig. Also, für mich sieht die Filterkonstruktion sehr
durchdacht aus und nicht wie das Werk eines Praktikanten. Ich würde der
Schaltung deshalb zunächst vertrauen und das Ganze einmal aufbauen.
Übrigens wirst du aufgrund der unvermeidlichen Bauteiletoleranzen der
Filterbauteile ohnehin keinen mathematisch glatten Frequenzgang erwarten
dürfen. Das ist bei einem solchen Projekt aber völlig normal und darf
dich nicht stören.
Helmut S. schrieb:> DDS hat vom Prinzip bedingt auch noch> einen sinx/x Abfall der für einen flachen Gesamtfrequenzgang kompensiert> werden muss.
Das darf man so nicht verallgemeinern. Einige Bausteine, seien es jetzt
DACs oder DDS-ICs, haben eine Sinc-Korrektur bereits integriert. Kommt
also auf den verwendeten Baustein drauf an.
Aber genau das soll hier ja mit der Sinc-Korrektur durchgeführt werden.
Da man eh unterhalb der Nyquistfrequenz arbeitet kann man das daher mit
einem geschickt dimensionierten Parallelschwingkreis annähern. Eine
Alternative ist hier gezeigt:
http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/3853
Und genau hier liegt auch das Problem meiner oben gezeigten Simulation.
Man muss der Signalquelle in der Simulation erst einmal das
Sinc-Verhalten des DACs verpassen, um den Einfluss der Korrekturstufe
erkennen zu können. Das kann man offenbar mit einer G-Source und Laplace
realisieren:
Laplace=sin(abs(s)*{TA/2})/(abs(s)*{TA/2})*exp(-s*{TA})
Eine so durchgeführte Simulation dürfte dem tatsächlichen Ausgangssignal
deutlich näher kommen.
branadic
W.S. schrieb:> Ich habe da leise Zweifel, ob diese Leute einen>> diskreten selbstgebauten und per PLL stabilisierten Oszillator wirklich>> besser als z.B. einen AD9951 hinbekommen. Vom notwendigen>> Meßgerätepark mal ganz abgesehen...
Diese Leute , die das nicht hinbekommen, werden auch keinen Empfänger
mit einen intermodulationsfreien Dynamikbereich von 100 dB und mehr
zustande bekommen.
Ralph Berres
Direkte Literaturtipps habe ich jetzt keine.
Auser den einschlägigen grundsätzliche Erklärungen zur Funktionsweise
der verschiedene Synthesizer insbesonders DDS-Synthesizer, Bücher wie
Arbeitsbuch für den HF-Techniker Eric Tart Red aus dem Franzis Verlag,
den UKW-Berichten ganz allgemein, usw.
Ins besonders in den beiden letzten Werken wird immer wieder aufgezeigt,
wie man Front Ends und auch ZF Verstärker mit sehr großen
Intermodulationsfreien Dynamikbereich designt.
Besonders in den UKW-Berichten der früheren Ausgaben haben sich immer
wieder nahmhafte Professoren sowohl Grundlagenartikel, als auch direkt
nachbaubare Bauanleitungen verschiedenster Anwendungen veröffentlicht.
Was das Phasenrauschen der DDS Synthesizer betrifft, kann der Empfänger
nie besser sein als es das Phasenrauschen des 1.LO durch sein reziprokes
Mischen im 1 Mischer hergibt.
Handelsübliche DDS Synthesizer haben meist einen DA Wandler von 12 Bit
Auflösung drin. ( Die ersten 14 Bit Versionen gibt es nun auch ).
Es hängt sowohl von der Auflösung des DA wandlers ab, als auch von dem
Verhältnis zwischen Clockfrequenz und Ausgangsfrequenz des DDS
Synthesizers ab, wie weit sich Phasensprünge beim akkumulieren bemerkbar
machen. Es gibt wenige Frequenzeinstellungen , wo auch ein DDS
Synthesizer keine Phasensprünge machen, also immer die selben
Speicherstellen des Sinus-Roms auslesen, aber das ist im praktischen
Betrieb die Ausnahme.
Eben diese Phasenprünge erscheinen hinter dem Aliasingfilter als Jitter
und mischen sich reziprok als zusätzliches digitales Rauschen in den
Empfangskanal, wenn ein starkes Signal unmittelbar neben ein
interessierendes aber extrem schwaches Signal auftaucht.
Im Empfänger wird das schwache Signal durch das starke Signal
desensibilisiert. Das Rauschen des 1. LO wird durch das starke Signal in
die ZF gemischt ( reziprokes mischen ) und überdeckt damit das schwache
Signal, so das diese dann unhörbar wird, Der Empfänger ist scheinbar
taub.
Abmildern kann man dieses Phasenrauschen eines DDS Synthesizers nur, in
dem man 1. eine möglichst hohe Auflösung des DA Wandlers hinter dem
Sinus-rom benutzt, 2. eine Sinustabelle mit möglichst vielen
Stützstellen vorsieht, 3. ein möglichst großes Verhältnis zwischen
Clockfrequenz und Ausgangsfrequenz erreicht.
Gerade Punkt 3 ist bei den üblichen DDS Synthesizers als 1. LO bei
KW-Empfänger ein Schwachpunkt.
In den 70ger Jahren wurden sehr oft reine geradzahlige Synthesizer
benutzt,
welches oft nur 100Hz Schritte zugelassen hat. Die Feineinstellung wurde
dann durch variieren des Referenzoszillators durchgeführt.
Hier muss man für Sorge tragen, das der zu disziplinierende 1. LO von
sich aus schon möglichst frequenzstabil bleibt, eine möglichst hohe Güte
aufweist, und die Regelspannung der PLL nur gerade soviel den LO
verstimmen kann, wie für die Überstreichnung des gesamten
Empfangsbereich notwendig.
Auch hier wurde bei handelsüblichen A-Funk Empfängern gerne geschludert.
Später kamen dann Fraktional-N Synthesizer zum Zuge, die prinziepiell
auch
Phasensprünge bei bestimmten Frequenzen aufweisen. Diese sind aber
vorhersehbar und lassen sich durch eine gegenläufige Modulation zum Teil
wieder beseitigen.
Diese Technik wird auch heute bei hochpreisigen HF Signalgeneratoren
angewendet.
Ralph Berres
Ralph Berres schrieb:> Diese sind aber> vorhersehbar und lassen sich durch eine gegenläufige Modulation zum Teil> wieder beseitigen.
Klingt irgendwie logisch, ja - wobei ich jetzt nicht spontan wüsste,
wie.
Danke für Deine Ausführungen.
Edi
Rekonstruktionsfilter.png
(38 KB)
