Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Signalgenerator auf kleineren Duty Cycle umbauen


von Erik (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

ich habe bei ebay einen Signalgenerator geschossen.

TTI TG1010

Ich wollte damit bei ca. 180ns Periodendauer 20ns lange Pulse erzeugen, 
aber leider ist der Duty Cycle auf 20% eingeschränkt.
Außerdem sehen die Rechtecksignale ab 3MHz schon ziemlich verschliffen 
aus mit ca. 22ns rise time.

Gibt es einen Trick mit externer Beschaltung, wie ich auf 10% Duty Cycle 
komme und steilere Flanken bekomme?

Sollte ich auf 10MHz stellen und dann ein schnelles Gatter dahinter 
bauen?
Dann habe ich immerhin schon mal 100ns und hoffentlich steile Flanken.
Dann habe ich meine 20ns Pulse bei 20% DutyC, aber der Abstand der Pulse 
passt nicht.

Reflexartig würde ich einen Counter und einen Taktgeber verwenden, aber 
dann baue ich mir ja gleich meinen eigenen Signalgenerator...

Welche rise times haben denn diese Standard 74AC Gatter bei 5V?
In den Datenblättern finde ich nur ein Delay.

Der Signalgenerator treibt dann erstmal "nur" einen FET Treiber ala 
MIC4426, wobei ich da auch noch einen suche, der sehr viel schneller 
ist.

Gibt es Tipps, wie man sowas lösen kann?

Vielen Dank!
Erik

von Egon D. (Gast)


Lesenswert?

Erik schrieb:

> Ich wollte damit bei ca. 180ns Periodendauer 20ns
> lange Pulse erzeugen, [...]
>
> Gibt es Tipps, wie man sowas lösen kann?

Man wählt als Kurvenform "Dreieck", stellt die
Frequenz auf 5.5MHz und verwendet einen schnellen
Komparator (TLV3501 fiele mir da ein). Ein Poti
zum Einstellen der Pulsbreite ist natürlich auch
noch nötig.

von Erik (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ah... clever mit dem Dreieck... super Idee! Danke!

Passt es dann so wie im Bild zu sehen, so dass ich 0% - 100% einstellen 
kann?

rise und fall time sind ja 1.5ns... das reicht mir aus!

von d|b (Gast)


Lesenswert?

Erik schrieb:
> clever mit dem Dreieck... super Idee

Ergibt einen tollen frequenzvariablen PWM-Generator
zum Test verschiedener Schaltungen (Signal / Power).
Eine bessere Lösung kann ich mir nicht vorstellen.

Erik schrieb:
> Passt es dann so wie im Bild zu sehen, so dass ich
> 0% - 100% einstellen kann?

Willst Du unbedingt an zwei Potis herumschrauben?
Du brauchst doch nur eines, angeschlossen zw. 3,3V
und GND, und dessen Abgriff an den n. i. Eingang,
Komparator ebenfalls mit 3,3V versorgen.

Exakt 0%-100% würde ich nicht verlangen wollen,
ich würde vermutlich unter- und oberhalb des Potis
kleine R setzen - kleiner als Nadelimpuls high/low
o. low/high mit voller Amplitude finde ich sinnlos.
(Auch ist das "Rail-to-Rail" eh nicht für_voll zu
nehmen - also mehrere Gründe hierfür.) Deine Wahl.

von Signalverarbeiter (Gast)


Lesenswert?

Egon D. schrieb:
> Man wählt als Kurvenform "Dreieck", stellt die
> Frequenz auf 5.5MHz

das dürfte reichlich jitter empfindlich werden

besser ist ein Monoflop!

am besten eines der digitalen, welches hier vorgestellt wurde:
Beitrag "Re: Grenzen der digitalen Pulsweitenmodulation"

von Erik (Gast)


Lesenswert?

d|b schrieb:
> Willst Du unbedingt an zwei Potis herumschrauben?
> Du brauchst doch nur eines, angeschlossen zw. 3,3V
> und GND, und dessen Abgriff an den n. i. Eingang,
> Komparator ebenfalls mit 3,3V versorgen.

Ja klar... das Poti sind ja zwei Widerstände in einem!

Jitter ist erstmal nicht soooo wichtig.
Von daher ist die "quick and dirty" Variante eigentlich ausreichend.

DANKE!

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

d|b schrieb:
> Erik schrieb:
>> clever mit dem Dreieck... super Idee
>
> Ergibt einen tollen frequenzvariablen PWM-Generator
> zum Test verschiedener Schaltungen

Leider nur in der Theorie. Bei hohen Frequenzen leidet die Signalform 
des Dreiecks ganz massiv. Das führt dann dazu, daß der Duty Cycle doch 
wieder von der Frequenz abhängt. Und zwar um so stärker, je näher er an 
den Extremwerten 0% bzw. 100% liegt.

Wenn das Gerät des TE so ein typischer Dreieck-Rechteck-Sinus Generator 
a'la XR2206 ist, dann wird er vermutlich eben diese Schaltung schon zur 
Erzeugung des pulsweitenvariablen Rechteck-Signals benutzen. Nur wohl 
mit einem viel schlechteren Komparator.

von Egon D. (Gast)


Lesenswert?

Erik schrieb:

> Jitter ist erstmal nicht soooo wichtig.

Ich habe erst hinterher gesehen, dass der DDS-Kern
nur mit reichlich 27MHz läuft, was für 5.5MHz
Zielfrequenz reichlich wenig ist.

Wenn das Zuschalten des Cauer-Filters kein akzeptables
Dreieck ergibt, kann man auch mit einem TLV3502 einen
Fensterkomparator aufbauen und ein Sinussignal in der
Nähe seines Nulldurchganges verwenden.

von G.O.F. (Gast)


Lesenswert?

Möchtest Du nichts basteln, sondern nur programmieren, dann kannst Du 
Deine Anforderungen bei 150ps Genauigkeit mit diesem Board erfüllen:

http://www.ti.com/tool/LAUNCHXL-F28379D?keyMatch=delfino&tisearch=Search-EN-Everything

von Egon D. (Gast)


Lesenswert?

Axel S. schrieb:

> Wenn das Gerät des TE so ein typischer Dreieck-Rechteck-Sinus
> Generator a'la XR2206 ist, dann wird er vermutlich eben
> diese Schaltung schon zur Erzeugung des pulsweitenvariablen
> Rechteck-Signals benutzen.

Es ist ein DDS-Generator, und es wird lt. Wartungshandbuch
das gefilterte Sinussignal verwendet, um variable Rechtecke
zu erzeugen. Das erklärt auch die Beschränkung im Tastgrad;
der Sinus hat ja einen ziemlich flachen Scheitel.

von Volker S. (sjv)


Lesenswert?

Bei vielen Funktionsgeneratoren ist der Frequenzbereich für die 
Dreieckfkt.
stark eingeschränkt, da wird man nicht auf 5MHz kommen.

von Tobias P. (hubertus)


Lesenswert?

Volker S. schrieb:
> Bei vielen Funktionsgeneratoren ist der Frequenzbereich für die
> Dreieckfkt.
> stark eingeschränkt,

stimmt. Beispiel mein HP 33120A. Der macht normalerweise 10 MHz, aber 
bei Dreieck nur AFAIK 100 kHz. Warum ist das so? warum will oder muss 
man Dreieck frequenzmässig beschränken?

von Egon D. (Gast)


Lesenswert?

Tobias P. schrieb:

> Volker S. schrieb:
>> Bei vielen Funktionsgeneratoren ist der Frequenzbereich
>> für die Dreieckfkt. stark eingeschränkt,
>
> stimmt. Beispiel mein HP 33120A. Der macht normalerweise
> 10 MHz, aber bei Dreieck nur AFAIK 100 kHz. Warum ist
> das so? warum will oder muss man Dreieck frequenzmässig
> beschränken?

Ich bin auch überrascht.
Bei ruhigem Nachdenken fallen mir zwei Gründe ein:

1.
Die Oberwellen nehmen beim Dreieck ziemlich schnell
(nämlich mit 1/n^2) ab. Gute Linearität der Flanken
ist ziemlich leicht zu erreichen (der Nulldurchgang
eines Sinus ist im Bereich +/-30° schon fast linear,
und dieser Bereich vergrößert sich mit jeder weiteren
Harmonischen), aber für eine echt spitze Spitze braucht
man ziemlich viele Harmonische -- eben weil sie so
schnell abklingen; die Spitze ist eine Unstetigkeit,
und dort ist die Konvergenz offensichtlich schlecht.

2.
Im Gegensatz zum Sinussignal spielt beim Dreieck die
Gruppenlaufzeit des Ausgangstiefpasses eine Rolle -- man
will ja lineare Anstiege und Abfälle haben. Beim Sinus
ist die Gruppenlaufzeit wurscht -- das Nutzsignal besteht
ja nur aus genau einer Spektralkomponente. Beim Dreieck
ist das aber nicht so.


Mir war auch nicht klar, dass der klassische Dreieck-
Rechteck-Funktionsgenerator einem DDS-Generator bei
Dreieckssignalen SO weit überlegen ist. Einen VCO auf
Integratorbasis (0.3MHz bis 30MHz) habe ich vor Jahren
mal auf einer Lochrasterplatine rund um einen NE521
gebastelt; das geht ganz gut.

Es wäre für den TO also besser, einen Fensterkomparator
zu verwenden und den nullstellennahen Bereich eines
Sinus auszuwerten.

von $$$ (Gast)


Lesenswert?

Wieso kauft man sich etwas, was nicht mal die erste Anforderung
an die Parameter erfüllt? Von späteren Verwendungen ganz abgesehen.

Mein uralt Impulsgenerator hier, schafft bis 250 MHz und
kann selbstverständlich alle 180 ns einen 20 ns erzeugen.

Und wenn ich den nicht hätte, lägen hier auch 74(L)S124 bereit.
Ein Monoflop dahinter und ein AC Hexinverter für einen
ordentlichen 50 Ohm Ausgang.
Das ganze dann gut geschirmt in eine Weissblechbox.

Wenn der Generator nichts taugt, würde ich dir den Wiederverkauf
dringend anraten.

von Willie Tanner (Gast)


Lesenswert?

Ich würde einfach nur einen einstellbaren Hochpass vor einem 
Schmitt-Trigger setzen, der nur für eine Pulsweite von 1-20 Prozent 
zuständig ist. Das ist zwar nix genaues, aber besser als Nix.

von Tobias P. (hubertus)


Lesenswert?

Egon D. schrieb:
>
> 1.
> Die Oberwellen nehmen beim Dreieck ziemlich schnell
> (nämlich mit 1/n^2) ab
> 2.
> Im Gegensatz zum Sinussignal spielt beim Dreieck die
> Gruppenlaufzeit des Ausgangstiefpasses eine Rolle

ja gut, das mit den Oberwellen ist klar, aber beim Rechteck hat man die 
ja auch wieder, und da ist die Begrenzung der Frequenz ja oftmals 
kurioserweise wieder höher als Bei Dreieck.

Was meinst du mit klassischem Dreieck/Rechteckgenerator? die Kombination 
aus einem Schmitt-Trigger und Integrierer?

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Erik schrieb:
> Passt es dann so wie im Bild zu sehen, so dass ich 0% - 100% einstellen
> kann?

An die Potis kommt dann ein dickes Schild ran: "Bitte nicht beide Potis 
gleichzeitig auf 0 drehen" oder wie soll das sicher funktionieren?

Besser ist, wenn dein Dreieck nicht den vollen 
Versorgungsspannungsbereich nutzt. Sonst kann dir auch der Common Mode 
Range deines Komparators Probleme bereiten.

von Egon D. (Gast)


Lesenswert?

Tobias P. schrieb:

> Egon D. schrieb:
>>
>> 1.
>> Die Oberwellen nehmen beim Dreieck ziemlich schnell
>> (nämlich mit 1/n^2) ab
>> 2.
>> Im Gegensatz zum Sinussignal spielt beim Dreieck die
>> Gruppenlaufzeit des Ausgangstiefpasses eine Rolle
>
> ja gut, das mit den Oberwellen ist klar, aber beim
> Rechteck hat man die ja auch wieder,

Jein -- anderer Signalfluss.


> und da ist die Begrenzung der Frequenz ja oftmals
> kurioserweise wieder höher als Bei Dreieck.

Klar -- weil die Oberwellen vom Komparator ERZEUGT
werden, der auf das oberwellenarme, weil tiefpass-
gefilterte Sinussignal losgeht und daraus ein Rechteck
macht.
Signalfluss: DDS --> Filter --> Komparator.


Beim Dreieckssignal soll aber der DDS das GESAMTE
Spektrum mit einem Mal erzeugen, und das geht eben
nur für verhältnismäßig niedrige Frequenzen.
Signalfluss: DDS --> Filter.


> Was meinst du mit klassischem Dreieck/Rechteckgenerator?
> die Kombination aus einem Schmitt-Trigger und Integrierer?

Ja, genau.

von Erik (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ich wollte nochmal Feedback geben.

Ich habe jetzt alles mit dem TLV3501 aufgebaut.

Wie auf meinem Bild, nur mit einem Poti und Mittelabgriff auf IN+, SHDN 
auf GND.

Bei 5MHz musste ich gar nicht auf Dreieck oder sowas umstellen.
Der Signalgenerator war dann schon so verschliffen, dass es einem Sinus 
nahe kam und ich dadurch den Duty Cycle auch gut einstellen konnte.

Von 22ns rise time am Eingang des TLV bin ich nun bei 950ps am Ausgang 
und kann damit weit besser arbeiten.

Vielen Dank!

von Egon D. (Gast)


Lesenswert?

Erik schrieb:

> Von 22ns rise time am Eingang des TLV bin ich nun
> bei 950ps am Ausgang und kann damit weit besser arbeiten.

Sehr schön.


>
> Vielen Dank!

Dir auch vielen Dank für die Rückmeldung; das ist leider
recht selten, so dass man sich über jede Ausnahme freut.

von d|b (Gast)


Lesenswert?

Erik schrieb:
> war dann schon so verschliffen, dass... (etc.)

Hatte ich überhaupt nicht auf der Rechnung... Ö_ö
Egon hat recht, das ist die große Ausnahme. Es ist
außerdem nicht nur für "uns" erfreulich, sondern
dieser Abschluß hilft auch künftigen Ratsuchern. ;)

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.