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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik DDS Oszillator frequenzinstabil


Autor: martin (Gast)
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Hallo Leute,

ich hab hier mit dem AD9951 einen DDS Oszillator gebaut. Funktioniert 
eingentlich alles prima bis auf die Frequenzstabilität. Bei 1MHz 
schwankt die Ausgabefrequenz um bis zu 100 Hz, dreht man die Frequenz 
höher z.B. 20 MHz dann schwankt es schon um einige kHz oder noch mehr. 
Also ich glaub da kann man schon gar nicht mehr von Phasenrauschen 
reden....

Gespeist wird der DDS von einem 30 MHz Quarzoszillator und der ist auch 
völlig stabil und in Ordnung. Der interne Takt liegt bei 30 MHz x 13 = 
390 MHz.

Mir ist völlig unbegreiflich, wie diese Instabilität zustande kommen 
kann. Ich hoffe ihr habt eine Idee.

Gruß
Martin

Autor: hackklotz (Gast)
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Wie schaut es aus, wenn du die PLL deaktivierst?

Autor: hackklotz (Gast)
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Wie hast du den Oszillator an den DDS angeschlossen? Max. zulässige 
Eingangsleistung ist +3dBm, passt das?

Autor: martin (Gast)
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Also den Oszillator hab ich bisher immer dirket an den DDS angeklemmt. 
Wieviel dBm das sind? - keine Ahnung. Der Oszi schwingt mit ca. 3V. Ich 
hab einfach mal einen Poti als Spannungsteiler dazwischen gemacht. Das 
hat aber nix gebracht, auch wenn er zugedreht war.

Ich hab die Instabilität auch mal genauer untersucht: Es gibt eine 
tendenzielle Frequenzdrift von ca. 10 kHz / min (bei Sollfrequenz von 
const. 10 MHz), dazwischen immer wieder Phasen von vielleicht 10 sec, wo 
die Frequenz absolut stabil ist - dann geht das Gezappel wieder los.

Wie kann denn sowas passieren bei einem Digitalbaustein???

Nachher deaktiviere ich mal die PLL mal sehen was dann passiert

Mfg

Autor: Nailpainter (Gast)
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Und der Quartzoszillator ist bockstabil zur selben Zeit ? Falls 
moeglich, probier den DDS auf derselben Frequenz wie der Oszillator oder 
ein Vielfaches laufenzulassen. Auf dem Scope sollten die dann eine feste 
Phasenbeziehung haben und behalten. Das waere jetzt der Moment fuer eine 
Lissajoux Figur.

Autor: martin (Gast)
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So, also wenn ich die PLL deaktiviere schwingt er stabil.
Es liegt also wohl an der Taktvervielfachung?? oder Einspeisung??

Mfg

Autor: Nailpainter (Gast)
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Ja, das wuerde heissen, der PLL laeuft nicht stabil. Da er wie du 
meintest innerhalb eines ICs ist, heisst das, die Bedingungen drum 
herum stimmen nicht so wie sie sollen. Wenn der PLL Frequenzfehler macht 
kann das heissen der Filterverstaerker vor dem VCO hat einen 
Eingangsstrom, der moeglicherweise Temperatur- und 
Versorgungsspannungsabhaengig ist. Ich hab mir das Teil schnell 
angeschaut. Das kann anspruchsvoll sein...

Autor: hackklotz (Gast)
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Wie sieht es mit dem Loop-Filter aus, evtl. kalte Lötstelle oder 
Falschbestückung?

Autor: martin (Gast)
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Also das Loop-Filter besteht aus 1kOhm in Serie mit 100 nF. So stehts im 
Datenblatt. Die Verbindungen hab ich alle durchgemessen - die sind ok.

Autor: martin (Gast)
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Interessante Neuigkeiten:

Der DDS ist auch dann stabil, wenn ich die PLL einschalte, aber nur auf 
x4 anstatt x13 stelle. Also allmählich wird mir das immer 
unheimlicher...

Autor: RAY (Gast)
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>>Wieviel dBm das sind? - keine Ahnung. Der Oszi schwingt mit ca. 3V. Ich
>>hab einfach mal einen Poti als Spannungsteiler dazwischen gemacht. Das
>>hat aber nix gebracht, auch wenn er zugedreht war.

Dir ist schon klar, dass der Takteingang ein Analogeingang ist? Damit 
ist deine Beszugsspannung AVDD=1,8V.

dBm ist Leistung bezogen auf 1mW (meist bei einer Last von 600R), da für 
Leistung gilt PegeL = 10 log (P1/P0) dB und in die Leistung die Spannung 
quadratisch eingeht ethält man dann PegeL = 20 log (U1/U0), damit 
entspricht ein Pegel von +3dBm einer Faktor 1,41 höheren Spannung als 
die Bezugsspannung, ein Pegel von -15dBm einer Faktor5,62 niedrigeren 
Spannung als der Bezugsspannung.

Da die Eingangsimpedanz mit typ. 1500R angegeben ist -> P=U^2/R ->
U= Wurzel (P*R) = 1,22V

Umax = 1,22V*1,41 = 1,73V
Umin = 1,22V/5,62 = 0,217V

Damit sind denke ich mal alle Klarheiten beseitigt.

Autor: Drei Newton (3_newton)
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Wie sieht denn der Schaltplan aus?

Autor: Drei Newton (3_newton)
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Schau mal wie der oszi hier angeschlossen ist:
http://www.dl5mgd.de/dds/Bilder/Ad9951.png

Autor: Dieter Werner (Gast)
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> dBm ist Leistung bezogen auf 1mW (meist bei einer Last von 600R) ...

Die 600 Ohm sind nur im Audiobereich üblich, bei höheren Frequenzen ist 
der Bezugswiderstand im Allgemeinen 50 Ohm.

Autor: martin (Gast)
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Danke für eure Antworten!
Ich habe mich auch an dem Schaltplan von "Drei Newton" orientiert.

Mittlerweile hab ich es aber anders gelöst:
Anstatt den 30 MHz Referenztakt mit 13 auf 390 MHz zu multiplizieren, 
nehm ich einfach x12 und lande dann bei 360 MHz. Beim Faktor 12 ist der 
DDS-Chip nämlich so stabil, wie er sein sollte (schalte ich auf 13 geht 
das Gezappel wieder los..).

Ehrlich gesagt verstehe ich die Welt nicht mehr!
Aber so ist es eigentlich auch ok.

Autor: Schorsch (Gast)
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Was mir da gerade so in den Kopf kommt, hast du denn das mittige Pad mit 
ND verbunden?

Es wird hier zwar bei den AVRs immer gesagt, dass man das nicht 
unbedingt verbinden muß. Nur in Fall des DDS sind da ja schließlich 
400MHz intern und da dürfte das schon eine wesentliche Rolle spielen.

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