LTC8043 im DDS

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thoralt
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LTC8043 im DDS

Beitrag von thoralt » 02.05.2009, 22:48

Hallo Freunde,

gerade verfolge ich (wie einige andere sicherlich auch) den langen Thread über die EDL. Dabei fiel das Stichwort "LTC8043". Bisher habe ich mich noch nicht mit dem Thema EDL beschäftigt und werde das erst in nächster Zeit nachholen. Aber beim Thema "multiplizierender DAC" bin ich hellhörig geworden, denn: Im DDS ist einer der wesentlichen Tiefpässe im Signalpfad der AD7541. Zumindest erinnere ich mich daran - liege ich hier richtig?

Ich habe jetzt mal schnell das Datenblatt des LTC8043 durchgeschmökert, aber zum Thema Grenzfrequenz gibt es hier keine Aussage. Könnte es etwas bringen, den IC im DDS zur Erweiterung des Frequenzbereiches einzusetzen? Andere Signale als der Sinus sind ja im Bereich jenseits der Audiofrequenzen nicht mehr brauchbar. Ich würde das durchaus mal probieren, wenn sich das lohnt... Was meint Ihr?

Viele Grüße
Thoralt
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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von psclab38 » 03.05.2009, 12:13

Hi Thoralt,

ja, Deine Frage ist wirklich berechtigt! Ich hab mir auch mal die Datenblätter angesehen und keinen Hinweis auf eine Bandbreitenangabe bei den DAC-Wandlern gefunden, außer Meßwerten @10kHz. Das ist nicht besonders viel und ich kann auch nicht sagen, wie man vom theoretischen Ansatz her eine Abschätzung machen könnte.

Allenfalls fällt mir die Ausgangskapazität ins Auge, die bis zu 90pF beim LTC8043 betragen kann, beim AC7541 bis zu 200pF. Beide DACs haben ja intern keinen Verstärker, sondern bieten ja nur die (einstellbaren) Widerstände für einen invertierenden Verstärker an.

Das müßte man mal ausprobieren, allerdings ist die Beschaltung der beiden Typen leicht unterschiedlich und die Ansteuerung auch.
Ich bezweifle aber ob's eine wirklich wesentliche Änderung gibt, für Rechteck braucht man schon sehr hohe Oberwellen, damit's ordentlich aussieht. Betrifft eigentlich alles, was "scharfe Kanten" hat.

Viele Grüße
Paul

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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von cm » 05.05.2009, 15:08

Hi,

Das DDS ist ein relativ "altes" Design, das vor Veröffentlichung ein Jahr in der Schublade schlummerte. Gegen den LTC8043 spricht natürlich nichts, ich hätte mir sogar zwei der Schieberegister sparen können, aber die Schaltung funktionierte nun mal...

Ich glaube allerdings kaum, dass der LTC deutlich mehr an Bandbreite bringt. Die wird überwiegend in der Großsignalverstärkung von U8 (ca. 18-fach) verschenkt. Hier könnte man ja mal einen AD847 oder so versuchen.
Carsten Meyer

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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von kein Pseudonym » 27.09.2012, 22:09

Zweiter Versuch, nach dem mir mein Text bei der Vorschau vernichtet wurde.

Das AD7541A Datenblatt gibt für "All Bytes Low" einen Tiefpass mit 15kOhm und 200 pF an - das ergäbe eine 3dB Grenzfrequenz von ca. 300 kHz.

Ein möglicher Nachfolger wäre der AD5445 (12bit parallel mit /CS und /RW), mit 10MHz BW spezifiziert. Bei 10V am Referenzeingang sollten die Tiefpasseigenschaften durch 10kOhm x max. 8pF bestimmt werden - mindestens 20 mal besser als beim AD7541A. Natürlich ist der 5445 nur als SMD Baustein erhältlich, hat mindestens 20 Beine und verlangt einen Flankenwechsel an der /CS-Leitung um die anliegenden Daten ins Latch zu schreiben (evtl. XTAL vom ATMega abzweigen).

Was die OpAmps betrifft - der im Originaldesign eingesetzte NE5534 ist mit 13V/µS Slewrate für diesen Zweck völlig indiskutabel (Tschuldigund Herr Meyer). U8 mit dem NE5534 besetzt ist für die Trapezform der Rechtecksignale verantwortlich. Ich habe ich spasseshalber mal mit einem in der Grabbelkiste liegendem AD8065 (decompensiert, > 150 V/µS) ersetzt - et voila - plötzlich war es Rechteck am DAC-Eingang, selbst bei 100 kHz. Für U10 habe ich einen AD829 genommen,den gibt es auch als DIP-8, aber gegen den AD7541A Tiefpass kann der natürlich nichts ausrichten.

Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich aus dem Trend der Hersteller, neuere OpAmps nur noch bis 24 V Versorgungsspannung auszulegen - zumindest bei Analog scheint das so. Gesehen bei AD8065, AD8021 (Nachfolger des obsolet gewordenen AD849), AD8038/8039 usw. Ein versuchsweise im U10 Sockel eingesetzter AD8610 zeigte seinen Unmut deutich durch sich kräusendelnde Rauchfähnchen. Evtl. gibt es ja von einem Mitbewerber 30 V verträgliche OpAmps mit entsprechender Bandbreite?

Resumee - wollte man auf der vorhandenen DDS-Platine aufbauend eine bessere Bandbreite erreichen, so würde das eine entsprechende, in U8, U10 und U6 einzustöpselnde Piggybackplatine mit Platz für das benötige Hühnerfutter und zwei Spannungsreglern oder zumindest Spannungsteilern (für die benötigten +/-12V) erfordern.

Gruß,
Burkhard

BTW: Meine Dreiecke sehen mit 8065/829 jetzt auch noch bei 100 kHz wie Dreiecke aus - nur die Rechtecke ...

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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von kein Pseudonym » 03.10.2012, 14:13

Kleine Korrektur und eine Ergänzung:

* die niedrigste -3 dB Frequenz beim 7541 ergibt sich bei "All Bits High" - nicht bei low wie ursprünglich geschrieben.
* mit der aktuellen Bestückung AD8065 (U8) und AD829 (U10) ergibt sich interessanterweise bei der Kombination 20 mV / 100 kHz eine nahezu perfekte Rechteckschwingung, bei kleinerer Amplitude ein kurzer Overshoot, bei höherer Amplitude eine Verschleifung beim Übergang zum Plateau (übermäßige Dämpfung) im Bereich von > 1 µs.

Evtl. würde ein Verkleinern von C15 (8.2 pF) das Einschwingverhalten nochmal leicht verbessern. Grundsätzlich aber ist die hohe Kapazität des Iout-Ausgangs des AD7541 für die zu geringe Bandbreite dieses DAC verantwortlich.

BTW: Die Ausgangskapazität des LTC8043 ist im Datenblatt mit 60 bis 90 pF Ausgangskapazität für "All Bits High" angegeben; bei 7 bis 15 kOhm Eingangswiderstand, also eine ca. 3 mal höhere Bandbreite. Der AD5445 ist verglichen damit deutlich besser.

Gruß,
Burkhard

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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von psclab38 » 03.10.2012, 14:53

kein Pseudonym hat geschrieben: ...mit der aktuellen Bestückung AD8065 (U8) und AD829 (U10)...
Auch der AD8065 verträgt laut Datenblatt nur 24V; ohne Spannungsregler ist das sicher keine Dauerlösung. Ich hab mich nicht intensiv damit beschäftigt, aber was spräche gegen den AD829 auch als U8?

Gruß,
Paul

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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von kein Pseudonym » 03.10.2012, 21:06

... aber was spräche gegen den AD829 auch als U8?
Grundsätzlich nichts. Allerdings ist der AD829 nicht vollständig pinkompatibel mit dem NE5534 und wird daher in einer fertig aufgebauten DDS-Platine durch C19 nicht kompensiert. Ohne externe Kompensation ist der AD829 ab einer Verstärkung >= 20 stabil, die tatsächlich benötigte Verstärkung von U8 liegt darunter. Bei 100 kHz Signalen klingelt das Ausgangssignal daher schon deutlich. Da andererseits der DAC-Tiefpass das locker wegfiltert, spricht in Kombination mit dem AD7451 wohl nichts gegen den 829.

Dass der AD8065 lediglich für 24 V Versorgungsspannung ausgelegt ist, habe ich erst herausgefunden, als er schon eine ganze Weile klaglos seinen Dienst als U8 verrichtete :-) Also bitte nicht als Empfehlung verstehen.

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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von psclab38 » 03.10.2012, 21:49

kein Pseudonym hat geschrieben:
... aber was spräche gegen den AD829 auch als U8?
Grundsätzlich nichts. Allerdings ist der AD829 nicht vollständig pinkompatibel mit dem NE5534 und wird daher in einer fertig aufgebauten DDS-Platine durch C19 nicht kompensiert. Ohne externe Kompensation ist der AD829 ab einer Verstärkung >= 20 stabil, die tatsächlich benötigte Verstärkung von U8 liegt darunter. Bei 100 kHz Signalen klingelt das Ausgangssignal daher schon deutlich. Da andererseits der DAC-Tiefpass das locker wegfiltert, spricht in Kombination mit dem AD7451 wohl nichts gegen den 829.
Wenn ich das Datenblatt richtig verstehe, dann wäre der Ccomp an Pin5 "nur" ja nur ein paar pF gegen Masse. Also C19 rauswerfen und einen kleinen SMD-C zwischen C19 und Massepin von C23 setzen. Im Rahmen der gegebenen Möglichkeiten wäre das fast schon als ideal zu bezeichnen!?

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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von kadun » 16.03.2013, 19:10

Hallo an alle DDS Hardwarefans,

Ich habe ebenfalls den AD829 als U8 und U10 eingesetzt.
Bei meinen OpAmps war das Verhalten von U8 tadellos und ohne Schwingungen. Da habe ich wohl Glück gehabt, denn nach Datenblatt ist erst ab v<20 keine Kompensation erforderlich, im vorliegendenden Fall ist v=19.

Bei U10 kann man das Verhalten der Schaltung mit dem AD829 verbessern, indem man c15 von 8,9pF auf 4,7pF verringert.

Ich habe einige Scope-Messungen zur Information beigefügt.

Gruß
kadun
Dateianhänge
DDS output 130Khz mit 2X AD829.jpg
Rechteck mit AD829 und c15 Originalwert
DDS output 130Khz mit 2X AD829.jpg (14.94 KiB) 3930 mal betrachtet
130Khz 2XAD829 C15=4,7pf.jpg
Rechteck mit AD829 und c15=4,7pF
130Khz 2XAD829 C15=4,7pf.jpg (16.14 KiB) 3930 mal betrachtet
Output vor Modifikation Jan 2013.jpg
Originalschaltung
Output vor Modifikation Jan 2013.jpg (15.9 KiB) 3930 mal betrachtet

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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von psclab38 » 17.03.2013, 00:08

Hi Kadun,

aufgrund des Tipps damals habe ich auch die AD829 eingesetzt und kann die Verbesserung ebenfalls bestätigen.
kadun hat geschrieben:Bei U10 kann man das Verhalten der Schaltung mit dem AD829 verbessern, indem man c15 von 8,2pF auf 4,7pF verringert.
Diese Maßnahme habe ich noch nicht gemacht, sieht aber gut aus.

Gruß
Paul

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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von wAlter » 14.09.2013, 15:12

Hallo Paul, hallo Kadun,
inzwischen bin ich auch bei den Feinheiten angekommen.
Danke für die Arbeit von der ich gerade profitiere.
Kleinigkeiten habe ich trotzdem geändert.
U8 wurde AD829, allerdings mit 10pF von Pin 5 nach Masse.
U10 habe ich durch AD844 ersetzt und C15 und C20 ersatzlos entfernt.
Zunächst hatte ich mich daran gestört, dass der AD829 seinen Offset-Null-Abgleich mit dem Schleifer des Potis nicht nach Plus (Originalschaltung U10) sondern nach Minus haben will. Dass das trotzdem funktionierte hängt wahrscheinlich mit der hochohmigen schaltung zusammen (R25, R26). Gefallen hat mir das trotzdem nicht und es wurde der AD844. Allerdings muss man R25 duch 20 Ohm (kein Tipfehler) unf R26 durch 4,7 Ohm ersetzen. Der winzige Nullfehler ließ sich gut abgleichen.
Ein weiterer Grund für den AD844 ist die Tatsache, dass er mit seinen Eingängen am liebsten an Stromausgänge angeschlossen wird.
Das Endergebnis sieht so (nicht noch besser) aus wie von kadun bereits abgelichtet.
Jetzt komme ich auf den Kondensator von 10 pF am AD829 zurück.
Bei der Überprüfung der Impulse konnte ich sehen, dass bei geringerem Pegel ein Überschwingen am Ausgang auftrat. dies kommt daher, dass die Kapazität im AD7541 zwischen dem Signalweg und Masse abnimmt, dafür zwischen Vref (von U8) und Signalweg zunimmt. Das ist halt bei einem R2R-Netzwerk so.
Deshalb habe ich den U8 mit 10pF etwas "eingebremst". Dies ist mehr als für einen stabilen Betrieb des AD829 erforderlich, aber noch so wenig, dass dies die Ausgangsspannung nicht störend verschleift. Bei kleinen Pegeln ist das Überschwingen dafür geringer.
Ich wollte hier über eigene Erfahrungen berichten und gleichzeitig anmerken, dass es hier um kleine Änderungen an einem insgesamt gelungenen Design geht.
Grüße
Walter

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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von psclab38 » 15.09.2013, 13:43

Hallo Walter,
wAlter hat geschrieben:U10 habe ich durch AD844 ersetzt und C15 und C20 ersatzlos entfernt.
Zunächst hatte ich mich daran gestört, dass der AD829 seinen Offset-Null-Abgleich mit dem Schleifer des Potis nicht nach Plus (Originalschaltung U10) sondern nach Minus haben will. Dass das trotzdem funktionierte hängt wahrscheinlich mit der hochohmigen schaltung zusammen (R25, R26).
Hätte man den R26 nicht auch einfach nach V- umhängen können um es beim AD829 zu belassen? (Bin unterwegs und habe grade die Unterlagen nicht parat.)

Hast Du Dich auch schon mit der Stabilität des Offset-Ausganges beschäftigt? Wenn man den mit einem Kondensator blocken möchte, gerät der zugehörige OP ins Rotieren. Siehe hier: viewtopic.php?f=5&t=419&p=4289#p4289

Grüße
Paul

wAlter
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Re: LTC8043 im DDS

Beitrag von wAlter » 15.09.2013, 17:59

Hallo Paul,
klar, den R26 kann man an Minus hängen und der Betrieb ist wie im Datenblatt vorgesehen.
Ich hatte als U10 den AD829 aufgesteckt, der auch ohne Umhängen der Offset-Kompensation arbeitete. Das hatte ich so zur Kenntnis genommen, das Ergebnis war O.K., die Beschaltung war halt nicht schulmäßig.
Die Anregung die Stabilität des Offset-Ausgangs anzusehen nehme ich gerne an.
Grüße
Walter

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