Hallo zusammen,
Ich möchte mir einen kleinen Signalgenerator bauen, der PWM-Signale per
Timer und alle möglichen anderen Signale per Lookup-Table ausgeben kann.
Dazu verwende ich einen Atmega88 @16MHz und ein 8bit R2R-DAC, soll hier
aber nicht Teil der Diskussion sein. Natürlich kann man damit kein
100MHz Sinus erzeugen, muss ich aber auch nicht haben. Mit dem Timer
lassen sich aber doch schon etwas höhere höhere Frequenzen erzeugen, was
halt ein AVR (der nebenbei nichts anderes zu tun hat) noch hinkriegt.
So, und dieses analoge 0-5V Signal soll nun in der Amplitude und Offset
verstellbar sein, und ein Filter sollte zugeschaltet werden können.
Alles in allem eigentlich genau die Schaltung, die Andreas Schwarz hier
auf uC.net veröffentlicht hat. Allerdings machen die OPVs die höheren
Frequenzen nicht mehr mit habe ich hier mal gelesen. Habe die
Offsetkompensation auch schon mit LM324, LM368 und noch irgendeinem Typ
ausprobiert, die hatte ich grad da. Und siehe da, bei 50kHz Rechteck
kommt hinten nur noch Dreieck raus.
Ich habe noch nicht wirklich viel Erfahrung mit Operationsverstärker,
deshalb habe ich schon einiges dazu durchgelesen. Die verschiedenen
"Betriebsarten" sind ja schön und gut, aber ich konnte leider nicht in
Erfahrung bringen welche Typen sich für meinen Einsatzbereich denn
eignen würden.
Ich habe die Schaltung von Andreas mal praktisch identisch übernommen
und hier angehängt.
Meine konkreten Fragen:
- Welche Operationsverstärker soll ich verwenden? Sie sollten ein 1MHz
Rechtecksignal noch einwandfrei verarbeiten können. Andere Signalformen
sollten vielleicht so bis max. 10kHz noch verarbeitbar sein. Sollte wenn
möglich im DIP-Gehäuse sein und nicht gerade ein Exot.
- Wird der Filter auf eine bestimmte Frequenz angepasst damit er richtig
funktioniert? Es ist schwierig, sich bei einem Frequenzgenerator auf
eine Frequenz zu einigen :-)
- Gibts vielleicht noch irgendwelche Verbesserungsvorschläge für die
gesamte Schaltung?
- Wie stark darf man eine solche Ausgangsspannung eigentlich belasten?
Vielen Dank
Urban
>- Welche Operationsverstärker soll ich verwenden? Sie sollten ein 1MHz>Rechtecksignal noch einwandfrei verarbeiten können. Andere Signalformen>sollten vielleicht so bis max. 10kHz noch verarbeitbar sein. Sollte wenn>möglich im DIP-Gehäuse sein und nicht gerade ein Exot.
Guck nach GBW (Gain-Bandwidth Produkt)- dieses sollte schon deutlich
höher als die Verstärkung*Frequenz sein, die man braucht. Bei Rechteck
wirds noch schlimmer. GBW>100MHz ist also nicht zu viel, wenn 1MHz
Rechteck gebraucht wird (eher mehr).
Und SlewRate sollte auch schon die Flankensteilheit des gewünschten
Rechtecks überbieten.
>- Wird der Filter auf eine bestimmte Frequenz angepasst damit er richtig>funktioniert? Es ist schwierig, sich bei einem Frequenzgenerator auf>eine Frequenz zu einigen :-)
Bei DDS sollte das Filter wohl auf <f_clock/2 eingestellt sein. Wenn da
aber Sinus nur bis 10kHz gehen soll, Rechteck aber bis 1MHz, sieht es
mit dieser Angabe schlecht aus für das Rechteck (dessen Flanken). Diese
Kombination sehe ich also als nicht so gelungen an.
>- Gibts vielleicht noch irgendwelche Verbesserungsvorschläge für die>gesamte Schaltung?>- Wie stark darf man eine solche Ausgangsspannung eigentlich belasten?
s. Datenblatt
Danke für die Antwort!
Jens G. schrieb:> Guck nach GBW (Gain-Bandwidth Produkt)- dieses sollte schon deutlich> höher als die Verstärkung*Frequenz sein, die man braucht. Bei Rechteck> wirds noch schlimmer. GBW>100MHz ist also nicht zu viel, wenn 1MHz> Rechteck gebraucht wird (eher mehr).> Und SlewRate sollte auch schon die Flankensteilheit des gewünschten> Rechtecks überbieten.
Hmm wenn ich da in den Katalog des Bauteillieferanten meines Vertrauens
schaue, siehts schwierig aus :-) Es gibt zwar schon einige, die ein so
hoher GBW haben , aber ich habe keinen blassen Schimmer was da nun
geeignet sein könnte. Die Überschriften der Produktreihen sind "High
Speed", "Bipolar CMOS", "JFET", "Rail to Rail", "Low Noise" und vieles
mehr. Ich kann mich einfach nicht entscheiden, was ich nun brauche :-)
Ich hoffte eigentlich darauf, dass ein erfahrener OPV-Anwender Tipps
geben könnte, was für Typen denn für solche Anwendungen "Standard" sind.
Das ist als "Anfänger" einfach verdammt schwierig, selber entscheiden zu
können was nun gut ist und was nicht.
> Bei DDS sollte das Filter wohl auf <f_clock/2 eingestellt sein. Wenn da> aber Sinus nur bis 10kHz gehen soll, Rechteck aber bis 1MHz, sieht es> mit dieser Angabe schlecht aus für das Rechteck (dessen Flanken). Diese> Kombination sehe ich also als nicht so gelungen an.
OK so ähnlich habe ich mir das schon vorgestellt. Da ein Filter bei
Rechtecksignalen aber eh nicht viel Sinn macht, brauche ich den
eigentlich ja nur für die anderen Signale, mit tieferer Frequenz. Dazu
ist ja auch der Umschalter drin, mit dem man den Filter auslassen kann.
>>- Wie stark darf man eine solche Ausgangsspannung eigentlich belasten?> s. Datenblatt
Habe ichs mir doch gedacht :-D Aber dazu brauche ich erstmal einen
konkreten OPV. Ist aber eh nicht so wichtig diese Frage, normalerweise
wird der Ausgang ja eh nicht stark belastet.
mfg
>Ich hoffte eigentlich darauf, dass ein erfahrener OPV-Anwender Tipps>geben könnte, was für Typen denn für solche Anwendungen "Standard" sind.
Nun ja - 10kHz Sinus ist ja noch Standard (da kannste schon fast jeden
0815-OPV mit einigen MHz GBW nehmen).
Aber 1MHz Rechteck über einen OPV zu leiten, ist schon eher was
gehobeneres. Denn da kommt es auf alle Fälle noch auf die Slewrate an,
in Verbindung mit der Spannungshub, der da gemacht werden soll.
Sowas wie der AD8042 sollte schon eine gute Figur machen (geht aber nur
bis +/-6V)
Am besten gehe mal zu http://de.farnell.com/jsp/search/browse.jsp in die
parameterische Suche, und suche nach den OPVs mit >100MHz, >100V/µs
(eher deutlich mehr, wenn die 1MHz noch einigermaßen nach Rechteck
aussehen sollen), evtl. Spannungsbereich, Gehäuse, ..., dann sollte sich
schon einiges finden lassen.
Oder suche nach Videobuffers/Driver ....
Sinnlos hoch würde ich aber die GBW nicht wählen, weil man dann schon
HF-Elektroniker sein solllte, um ein sinnvolles und funktionsfähiges
Layout hinzubekommen.
>OK so ähnlich habe ich mir das schon vorgestellt. Da ein Filter bei>Rechtecksignalen aber eh nicht viel Sinn macht, brauche ich den>eigentlich ja nur für die anderen Signale, mit tieferer Frequenz. Dazu>ist ja auch der Umschalter drin, mit dem man den Filter auslassen kann.
Ok, habe ich nicht gesehen auf die Schnelle. Wenn der sich abschalten
läßt, isses ja ok ;-)
>Habe ichs mir doch gedacht :-D Aber dazu brauche ich erstmal einen>konkreten OPV. Ist aber eh nicht so wichtig diese Frage, normalerweise>wird der Ausgang ja eh nicht stark belastet.
OPVs für höhere Frequenzen haben meistens schon eine rel. kräftige
Endstufe drin, können also meistens rel. lässig paar 10mA bis in die
100mA treiben.
OK danke Jens, das bringt mich schonmal einiges weiter!
Irgendwie funktioniert aber dein Link nicht(?). Sollte aber doch nur die
normale Suche mit Parameterauswahl sein, die habe ich schonmal bemüht.
Ich habe jetzt gleich mal das ganze Sortiment einer meiner Lieferanten
durchgeschaut (gibt leider nicht viele davon hier in der Schweiz), und
wenn ich den Preis auch noch als Kriterium hineinbeziehe kommt da nur
noch genau ein einziger Typ dabei raus: "LM6172IN/NOPB"
Datenblatt: http://www.national.com/ds/LM/LM6172.pdf
Was meinst du, wäre das was? Gleich für alle vier Schaltungsteile im
Anhang meines ersten Beitrages?
In meinen Augen schaut das doch schonmal nicht schlecht aus, aber ich
habe halt nicht das geschulte Auge dafür :-)
Also wenn da bei einem 1MHz Rechteck auch das Signal etwas verzogen
wird, damit könnte ich leben. Falls ich das jemals brauche, genügt
vermutlich auch direkt der 5V-Ausgang, ohne Offset und Verstärkung. Aber
wenn bei 50kHz schon nur noch Dreieck rauskommt, wie bei meinen
getesteten OPVs, dann ist das schon grad ein bisschen schwach irgendwie
;-)
mfg