Ausgangsfilter DDS AD9833 und AD8051 und Ausgangsverstärker

[Achim S. (achims)]

Hallo
Habe mit dem AD9833 einen DDS Generator aufgebaut. Auf der Platuine 
befindet sich noch ein AD8051 als Ausgang.
Auf dem Oszi sind leichte Spuren des digitalen Aufbaus zu erkennen.
Kennt jemand einen Ausgangsfilter für den AD8051 bis zu 100kHz?
Da der AD8051 ja nur eine Spannung von max 1/2 Vcc oder kleiner bringt, 
kann man einen Verstärker nachschalten?
achim

[Rick (rick)]

Achim S. schrieb:
> kann man einen Verstärker nachschalten?
Ja, natürlich.

Bei der DDS-Platine des ct'Lab z.B. gibt es - neben einer einstellbaren 
Verstärkung - auch noch die Möglichkeit den DC-Offset zu verändern:
https://www.heise.de/ratgeber/Schwingungsformer-291122.html

[Cartman E. (cartmaneric)]

Analog Devices hat bei seinen Evalkits immer gerne den AD8320
als Verstärker nachgeschaltet. Das ist ein PGA mit 150 MHz
Grenzfrequenz, und einem maximalen Ausgangspegel von 22 dBm an 75 Ohm.
Also ganz ordentlich. ☺

[Wastl (hartundweichware)]

Achim S. schrieb:
> Kennt jemand einen Ausgangsfilter für den AD8051 bis zu 100kHz?

Kannst du dir mit Elsie leicht selbst nach eigenem Gustus
designen.

https://www.tonnesoftware.com/elsie2.html

[Rainer W. (rawi)]

Achim S. schrieb:
> Kennt jemand einen Ausgangsfilter für den AD8051 bis zu 100kHz?

Welche Frequenzen möchtest du denn herausfiltern und welche mit welcher 
maximalen Amplituden- und  Phasenabweichung durchlassen?

Normalerweise würde man ein Analogfilter verwenden.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Kennt jemand einen Ausgangsfilter für den AD8051 bis zu 100kHz?

Kannst du dir mit FilterPro von Ti berechnen. Oder auch mit 
Tietze&Schenk von Hand. :-)

Filterpro sagt dir auch gleich was dein OPV fuer eine GBW braucht. Je 
nachdem wieviel dB du allerdings filtern willst kommst du da so langsam 
in dem Bereich wo man Erfahrung brauch damit die HF nicht vom Eingang 
auf den Ausgang durchkoppelt und dir den Filter kaputt macht.

Vanye

[Cartman E. (cartmaneric)]

Vanye R. schrieb:
>> Kennt jemand einen Ausgangsfilter für den AD8051 bis zu 100kHz?
>
> Kannst du dir mit FilterPro von Ti berechnen. Oder auch mit
> Tietze&Schenk von Hand. :-)
>
> Filterpro sagt dir auch gleich was dein OPV fuer eine GBW braucht. Je
> nachdem wieviel dB du allerdings filtern willst kommst du da so langsam
> in dem Bereich wo man Erfahrung brauch damit die HF nicht vom Eingang
> auf den Ausgang durchkoppelt und dir den Filter kaputt macht.
>
> Vanye

Wozu OPVs? ☺
Ein RLC-Filter aus 100 Ohm, 470 uH und 10 nF. Kann man auch kaskadieren.
Das will am Eingang und am Ausgang 50 Ohm sehen, und hat eine
Durchlassdämpfung von ca. 10 dB, wenn es einmal kaskadiert wurde.
Der oben genannte PGA kann das aber leicht wieder verstärken. ☺

[Rainer W. (rawi)]

Cartman E. schrieb:
> Der oben genannte PGA kann das aber leicht wieder verstärken.

... und da steckt kein OPV drin?

[Cartman E. (cartmaneric)]

Rainer W. schrieb:
> Cartman E. schrieb:
>> Der oben genannte PGA kann das aber leicht wieder verstärken.
>
> ... und da steckt kein OPV drin?

Die dienen da nur der Staffage.
Der wesentliche Teil ist natürlich der Attenuator Core. ☻
Sonst wäre es ja kein PGA.

Das RLC-Filter kommt selbstverständlich auch ohne aus.
Dann muss man mit der Dämpfung klar kommen.

[Stefan S. (br4in)]

Ich habe für das Teil vor einigen Jahren mal ein inverses Tschebyscheff 
Filter ausgelegt, das genau bei der Referenzfrequenz von 25MHz eine 
Nullstelle hat und bis 1MHz noch ganz brauchbare Signale liefert. 
Vielleicht ist das ja interessant...

[Wastl (hartundweichware)]

Stefan S. schrieb:
> Vielleicht ist das ja interessant...

Das passt ja hervorragend zu den Anforderungen des TO!

Achim S. schrieb:
> Ausgangsfilter für den AD8051 bis zu 100kHz?

[Cartman E. (cartmaneric)]

Bei 25 MHz erreicht das einmal kaskadierte RLC-Filter (s.o.),
eine Sperrdämpfung von 195 dB.
Das wird praktisch aber schwierig zu erreichen sein. ☺

[Stefan S. (br4in)]

Wastl schrieb:
> Das passt ja hervorragend zu den Anforderungen des TO!

Es passt zum üblichen AD9833 Referenztakt und das Filter ist bei 100 kHz 
- und auch deutlich höher - schön linear.
Es ist somit eine Möglichkeit und kann zumindest als Anregung dienen; 
wenn es auch (wie in den vorigen Kommentaren bereits beschrieben wurde) 
"einfachere" Lösungen gibt, das will ich gar nicht abstreiten.

[Rainer W. (rawi)]

Stefan S. schrieb:
> Es ist somit eine Möglichkeit und kann zumindest als Anregung dienen;
> wenn es auch (...)
> "einfachere" Lösungen gibt, das will ich gar nicht abstreiten.

Das Problem ist nicht die Komplexität, sondern diese schöne Simulation 
in die Praxis umzusetzen. Hast du dazu einmal geguckt, wie sich 
Bauteiltoleranzen auf die Sperrdämpfung auswirken?

[Cartman E. (cartmaneric)]

Bei meiner Simulationssoftware liegt die 1. Nullstelle bei 25,4 MHz.
Man sollte dem 47 pF in der vorderen Sektion, noch einen Trimmer von
3 pF parallel schalten.
Mit 48,5 pF ergibt sich dann recht genau eine Nullstelle bei 25 MHz.
Die Toleranzen sind natürlich alle recht kritisch.

[Wastl (hartundweichware)]

Cartman E. schrieb:
> Mit 48,5 pF ergibt sich dann recht genau eine Nullstelle bei 25 MHz.
> Die Toleranzen sind natürlich alle recht kritisch.

Ja, schon klar. Warum einfach wenn's auch kompliziert geht.

Da bei dieser Schaltung nichts vorhanden ist was stört, ausser
dem 25 MHz Referenztakt, genügt ein einfachster Tiefpass der
den Takt mehr als genug abdämpft, und das mit einfachsten
Mitteln (eine Spule und zwei Kondensatoren) und ohne
Toleranzproblemen bei den Bauteilen. Wozu eine Polstelle? Um
mehr als 150 dB zu erreichen?

[Cartman E. (cartmaneric)]

Wastl schrieb:
> Cartman E. schrieb:
>> Mit 48,5 pF ergibt sich dann recht genau eine Nullstelle bei 25 MHz.
>> Die Toleranzen sind natürlich alle recht kritisch.
>
> Ja, schon klar. Warum einfach wenn's auch kompliziert geht.

Es ist nicht mein Entwurf, aber das mit Normwerten die
Wunschfrequenzen erreicht werden, ist doch eher selten.
Es ist ja auch nur ein Abgleichpunkt: Die Sperrdämpfung
für den DDS-Takt maximieren. Das ist mit einem Specki mit
Tracking fix erledigt. Das Filter ist ja auch für einen
anderen Einsatzzweck gedaccht gewesen. Ich finde es gut, dass
der Stefan sein Filter hier vorgestellt hat.

> Da bei dieser Schaltung nichts vorhanden ist was stört, ausser
> dem 25 MHz Referenztakt, genügt ein einfachster Tiefpass der
> den Takt mehr als genug abdämpft, und das mit einfachsten
> Mitteln (eine Spule und zwei Kondensatoren) und ohne
> Toleranzproblemen bei den Bauteilen. Wozu eine Polstelle? Um
> mehr als 150 dB zu erreichen?

Aber eben auch nur, weil die Grenzfrequenz des Tiefpasses niedrig ist.

Mein Filtervorschlag schafft mit 2 R, 2 L und 2 C, mit Normwerten
bei 25 MHz eine theoretische Dämpfung von 195 dB. ☺
Das ist keine grosse Kunst, liegt die Grenzfreqeunz doch knapp
über 100 kHz.

Schönes Wochenende

[Wastl (hartundweichware)]

Cartman E. schrieb:
> Ich finde es gut, dass
> der Stefan sein Filter hier vorgestellt hat.

Ich finde es schlecht wenn man dem TO eine hochgezüchtete
Schaltung vorstellt die abschreckt und an den Anforderungen
des TO völlig vorbei geht. Zudem wäre der TO vermutlich voll
überfordert diese Art von Filter zu realisieren.

Daher mein Schaltungsvorschlag der voll easy umzusetzen ist.

[Cartman E. (cartmaneric)]

Wenn der TO nur Bastler ist, wird er kaum Induktivitäten im
Bereich von nH realisieren wollen. Ich glaube das regelt sich
von ganz allein.

[Achim S. (achims)]

Danke für eure Antworten. Eines stimmt genau. Ich brauche keinen 
komplizierten Filter. Es soll eibfach von ca. 1Hz bis 150kHz 
funktionieren und das digitale noch ein bischen glätten. Noch schöner 
wäre ein ausgangsverstärker der ein bichsen mehr Power bringt. Nicht zum 
Anschluss an einen Lautsprechen somdern einfach um einen genauen 
Ausgangspegel zu haben.
achim

[Rainer W. (rawi)]

Achim S. schrieb:
> Es soll eibfach von ca. 1Hz bis 150kHz
> funktionieren und das digitale noch ein bischen glätten.

Willst du damit messen oder soll es nur ausreichend hübsch aussehen?
In beiden Fällen würde man das in einem Technikforum normalerweise mit 
Zahlen beschreiben.

Soll das Filter unterhalb von 1 Hz abschneiden oder ist es egal, wie es 
sich dort benimmt?

[Cartman E. (cartmaneric)]

Achim S. schrieb:
> Danke für eure Antworten. Eines stimmt genau. Ich brauche keinen
> komplizierten Filter. Es soll eibfach von ca. 1Hz bis 150kHz
> funktionieren und das digitale noch ein bischen glätten. Noch schöner
> wäre ein ausgangsverstärker der ein bichsen mehr Power bringt. Nicht zum
> Anschluss an einen Lautsprechen somdern einfach um einen genauen
> Ausgangspegel zu haben.
> achim

> Kennt jemand einen Ausgangsfilter für den AD8051 bis zu 100kHz?

Ja was denn nun?
Kannst du eine Induktivität aka Spule selbst wickeln?

22 dBm @ 75 Ohm sind übrigens 158 mW, und ergeben 3,4 Veff/9,8 Vpp...

[Rainer W. (rawi)]

Achim S. schrieb:
> Auf dem Oszi sind leichte Spuren des digitalen Aufbaus zu erkennen.

Meinst du damit die Stufen auf Grund der Phasenquantisierung bei den 
hohen Frequenzen?
Bei niedrigeren Frequenzen sollte die Stufenhöhe immer geringer werden 
(z.B. bei 50kHz nur 50% gegenüber 100kHz) und bei 6,1kHz ganz 
verschwinden.

Achim S. schrieb:
> Es soll eibfach von ca. 1Hz bis 150kHz
> funktionieren und das digitale noch ein bischen glätten.

So der fromme Wunsch. Damit das Filter auch bei niedrigerer Frequenz 
glättet, muss es abhängig von der Signalfrequenz umgeschaltet werden. 
Das liegt daran, dass es sich bei den von dir bemängelten "Spuren des 
digitalen Aufbaus" wohl um das Quantisierungsrauschen der Phase handelt, 
d.h. die Störungen lassen sich nicht fest im Spektrum verorten.

[Wastl (hartundweichware)]

Achim S. schrieb:
> und das digitale noch ein bischen glätten

Wieviel?

Achim S. schrieb:
> Noch schöner
> wäre ein ausgangsverstärker der ein bichsen mehr Power bringt

Wieviel?

Achim S. schrieb:
> Nicht zum
> Anschluss an einen Lautsprechen somdern einfach um einen genauen
> Ausgangspegel zu haben.

Wieviel?

Merkst du was? Es fehlen sämtliche Angaben um dir einen
vernünftigen Vorschlag für deine "Wünsche" zu liefern. Pegel,
Impedanz-Niveau, Bandbreite, Oberwellen-Freiheit,
Pegel-Stellbereich ....

Typische Frage hier im Forum (mal möglichst allgemein formuliert):
"Suche Multimeter um möglichst genau Spannungen zu messen"

Wieviel?

Merkst du was?

[Wastl (hartundweichware)]

Rainer W. schrieb:
> Damit das Filter auch bei niedrigerer Frequenz
> glättet, muss es abhängig von der Signalfrequenz umgeschaltet werden.
> Das liegt daran, dass es sich bei den von dir bemängelten "Spuren des
> digitalen Aufbaus" wohl um das Quantisierungsrauschen der Phase handelt,
> d.h. die Störungen lassen sich nicht fest im Spektrum verorten.

Das ist grosser, grosser Käse am Sonntag Vormittag.

[Cartman E. (cartmaneric)]

Hier die "Berechnung" einer Luftspule mit 470 uH.
Viel Spass beim wickeln.
Man braucht aber zwei. Also noch mehr Spass. ☺

Beim praktischen Aufbau darauf achten, dass die beiden nicht heimlich
koppeln. ☺ Also beide schön rechtwinklig ausrichten!

[Rainer W. (rawi)]

Wastl schrieb:
> Das ist grosser, grosser Käse am Sonntag Vormittag.

Hast ja recht :-(

[Jobst M. (jobstens-de)]

Der AD9833 hat einen 10 Bit DAC. Bei niedrigen Frequenzen wird es immer 
"Stufen" geben. Diese befinden sich aber bei -60dB - die stören Dich?

Mit einem µC + einfachem Audio-DAC (z.B. PCM56) wirst Du deutlich 
bessere Ergebnisse erzielen können.

Gruß
Jobst

[Wastl (hartundweichware)]

Jobst M. schrieb:
> Mit einem µC + einfachem Audio-DAC (z.B. PCM56) wirst Du deutlich
> bessere Ergebnisse erzielen können.

Ach! Echt jetzt? Ein Audio-DAC erzeugt keine "Stufen"? Welch
tolle Innovation, ein DAC der ohneTiefpassfilter auskommt.
Die Welt ist gerettet!

[Jobst M. (jobstens-de)]

Wastl schrieb:
> Ach! Echt jetzt? Ein Audio-DAC erzeugt keine "Stufen"? Welch
> tolle Innovation, ein DAC der ohneTiefpassfilter auskommt.

Wie kommst Du auf diesen Unsinn?

> Die Welt ist gerettet!

Troll Dich! Könnte helfen ...

Gruß
Jobst