DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Fragen zur Hardware und Abgleich des digitalen Funktionsgenerators und des True-RMS-Messaufsatzes bitte hier stellen.
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EXA
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DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von EXA » 16.07.2010, 15:32

Hallo zusammen,
ich wollte mir demnächst ein DDS mit TRMSC zulegen, dabei haben sich ein paar Fragen bezüglich des DC-Offsets aufgetan:
Ich kann das TRMSC Modul NUR in Verbindung mit dem DDS nutzen, wenn der Offset ABGESCHALTET ist, d.h. wenn "AC Return/Offset Out" = "DGnd".
Wenn ich den Sync-Out bei aktivem Offset nutzen möchte, muss ich die Schaltung von Thorald aufbauen.
Wenn ich einen Filter mittels DDS + aktivem Offset mit einem Signal füttere, und das Resultat dann nicht mit dem TRMSC aufnehmen kann, macht dann das Modul überhaupt Sinn ???
Wäre es dann nicht klüger, das Modul auf das DIV zu packen und den Filter übers DIV auszumessen?

Wäre es möglich den Kurzschluss zwischen AC Return/Offset Out und DGnd zu vermeiden, indem man das TRMSC separat mit Strom versorgt? Also DGnd+DVcc nicht über DDS/PL5 sondern z.B. von einem extra PS3-2?
Vielleicht wäre es auch möglich, auf der TRMSC-Platine AC Return/Offset Out als DGnd zu benutzen und eine schnelle Spannungsreglerschaltung aufzubauen, die für eine Potentialdifferenz von 5V sorgt, die dann auf dem TRMSC als DVcc genutzt wird.

Wahrscheinlich sind meine Ideen totaler Mist. Ich hoffe ihr könnt mir ein wenig Licht ins Dunkle bringen.
Beste Grüße
EXA

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von ompf » 16.07.2010, 17:05

Wäre es dann nicht klüger, das Modul auf das DIV zu packen und den Filter übers DIV auszumessen?
Ja.
Wäre es möglich den Kurzschluss zwischen AC Return/Offset Out und DGnd zu vermeiden, indem man das TRMSC separat mit Strom versorgt?
Jein. Das Problem ist die Masseverbindung, daher müßtest Du auch das Ausgangssignal des TRMSC über einen Isolationsverstärker ziehen. Oder Atmel + Panel ebenfalls isoliert montieren, dann bist Du bei der DIV-Lösung.


Der Eingang des TRMSC ist AC-gekoppelt, d.h. jeglicher DC-Offset wird entfernt. Daher kannst Du den Außenkontakt der TRMSC-Buchse statt mit Gnd auch mit AC Return/DC Offset verbinden.

Eventuell ist dann am Eingang der TRMSC-Platine noch ein Kondensator zwischen Außenkontakt der Buchse und Masseanschluß der Platine erforderlich, um das Ganze HF-mäßig dichtzumachen.

An den Ausgang der DDS-Platine gehört meiner Meinung nach auch einer. Sonst hängt immer die Impedanz des DC-Verstärkers mit im Messkreis.


Gruß
Patrick

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von EXA » 19.07.2010, 14:40

Vielen Dank für deine Antwort. Ich kann also den Außenkontakt der TRMSC-BNC Buchse mit der virtullen Masse verbinden und gut is.
ompf hat geschrieben:Eventuell ist dann am Eingang der TRMSC-Platine noch ein Kondensator zwischen Außenkontakt der Buchse und Masseanschluß der Platine erforderlich, um das Ganze HF-mäßig dichtzumachen.
An den Ausgang der DDS-Platine gehört meiner Meinung nach auch einer. Sonst hängt immer die Impedanz des DC-Verstärkers mit im Messkreis.
Was wäre denn ein geeigneter Wert für die Kerkos?
Beste Grüße
EXA

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von ompf » 21.07.2010, 11:40

EXA hat geschrieben:Was wäre denn ein geeigneter Wert für die Kerkos?
ich würde mit 10nF anfangen.


Gruß
Patrick

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von EXA » 02.08.2010, 11:04

Wie so viele hier betreibe ich das Lab als Lernprojekt. Auf die Gefahr hin, für meine Frage Gelächter zu ernten: Wann weiß ich, dass ich die richtigen Kerkos habe?
Beste Grüße
EXA

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von ompf » 02.08.2010, 11:42

EXA hat geschrieben:Wann weiß ich, dass ich die richtigen Kerkos habe?
Gute Frage. Dann, wenn Deine Messwerte auch stabil bleiben, während Du Dein CB-Funkgerät bedienst oder Dein Handy klingelt.

Entstörbauteile müssen eigentlich immer empirisch dimensioniert werden, Berechnen klappt nur selten. D.h. man sieht im Layout ausreichend Platz vor und probiert während einer Störfestigkeitsmessung verschiedene Werte durch.

Da Du das zu Hause so nicht machen kannst, kannst Du Dich nur auf Erfahrungswerte stützen. Und nachbessern, falls es doch Probleme gibt.


Patrick

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von EXA » 09.08.2010, 22:53

Vielen Dank für deine Hilfe und deine Geduld Patrick.
Xc des Kerkos berechnet sich ja nach Xc=1/(2*Pi*f*C), wird also mit steigender Frequenz und größerer Kapazität immer kleiner. Gehe ich recht in der Annahme, dass Xc am Ausgang des DDS möglichst klein (also höhere Kapazität) und der am TRMSC möglichst groß (also niedrigere Kapazität) sein sollte?
CM verwendet beim ADC192 beispielsweise einen 1nF als Masse-Koppelkondensator.
Beste Grüße
EXA

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von ompf » 10.08.2010, 09:49

EXA hat geschrieben:Xc des Kerkos berechnet sich ja nach Xc=1/(2*Pi*f*C), wird also mit steigender Frequenz und größerer Kapazität immer kleiner.
Im Audio-Bereich ist das so. Bei HF kommt die Serieninduktivität der Anschlüsse mit ins Spiel, so daß sich ein Resonanzverhalten ergibt. Das sieht dann so aus wie im Anhang dargestellt. Bei SMD liegen die Resonanzstellen eine Dekade höher.
Impedanz_AVX_bedrahtet.png
EXA hat geschrieben:Gehe ich recht in der Annahme, dass Xc am Ausgang des DDS möglichst klein (also höhere Kapazität) und der am TRMSC möglichst groß (also niedrigere Kapazität) sein sollte?
Xc sollte in dem Frequenzbereich, wo Störungen zu erwarten sind, klein sein gegenüber der Impedanz der restlichen Schaltung. Im Nutzbereich sollte sich der Kondensator nicht auswirken. Insofern hast Du schon recht.

Zu groß darf der Kondensator am Ausgang allerdings auch nicht sein, da der Offsetverstärker ja gegen die kapazitive Last arbeiten muss.


Gruß
Patrick

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von psclab38 » 04.11.2012, 17:12

Hallo Patrick,

ich zerre diesen alten Thread nochmal nach oben, weil ich kürzlich wieder darauf gestoßen bin und mir dann dachte, der Kondensator am Offset-Ausgang wäre sicher berechtigt.
ompf hat geschrieben:Zu groß darf der Kondensator am Ausgang allerdings auch nicht sein, da der Offsetverstärker ja gegen die kapazitive Last arbeiten muss.
Tja, leider hatte schon ein 10nF X7R (bedrahtet, aber direkt an Pin 1+3 von PL7) genau diesen Effekt: das Ausgangssignal war mit einer Schwingung von ca. 0,5V und einigen hundert Kilohertz überlagert. Es scheint, daß der Offsetverstärker in der Originaldimensionierung schon mit so einer geringen Kapazität seine Probleme hat.

Grüße
Paul

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von psclab38 » 09.04.2013, 22:40

psclab38 hat geschrieben:Tja, leider hatte schon ein 10nF X7R (bedrahtet, aber direkt an Pin 1+3 von PL7) genau diesen Effekt: das Ausgangssignal war mit einer Schwingung von ca. 0,5V und einigen hundert Kilohertz überlagert. Es scheint, daß der Offsetverstärker in der Originaldimensionierung schon mit so einer geringen Kapazität seine Probleme hat.
Und nochmal der ganz alte Thread. Da hab ich einfach mal verschiedene OPs aus der Restekiste als Ersatz von U14 (NE5534) durchprobiert, ob man ohne große Schaltungsänderung damit eine kapazitive Last stabil bekommt: beim OP27 war die Amplitude nur halb so groß und beim OP07 war dann Ruhe. Der hat statt 8 oder 10 MHz Bandbreite nur 0.6MHz. Die Ausgangsimpedanz ist zwar auch erheblich höher aber den Strom sollen ja Q7+Q8 liefern.

Der OP07 hat zwar Offset-Anschlüsse aber keine Kompensation. Aber der Kondensator am N.C. stört ja nicht. Was meint Ihr?
Ob da jetzt genügend Reserve für einen dauerhaft stabilen Betrieb vorhanden ist, habe ich nicht geprüft. Aber solange das Teil nicht irgendwie anderweitig negativ auffällt, bleibt der jetzt drin und der 10nF-Kondensator am Offset-Ausgang dran.

Paul

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von wAlter » 16.09.2013, 10:02

Hallo Paul,
Der Kondensator am Ausgang "AC ReturnOffset Out" gegen "Gnd" soll in dem Frequenzbereich wirken in dem der Verstärker die durch die Last hervorgerufene Spannungsabweichung nicht mehr ausgeglichen werden kann.
Last:
Da fängt es schon an. Die Last ist Innenwiderstand des Generators plus Abschlusswiderstand (zwischen "AC ReturnOffset Out" und "AC Out"). Die Last kann von Kurzschluss (müssen wir bez. Regelverhalten nicht beachten) bis vollständig unbelastentem Ausgang variieren. Im letztgenannten Fall ist die Stabilisierung von "AC ReturnOffset Out" unproblematisch.
Regelung:
Die Verstärker für "AC Out" und "AC ReturnOffset Out" sind quasi gleich, obwohl die Anforderungen an beide verschieden sind. Dies gilt solange wir an diesem Anschluss "AC ReturnOffset Out" keine Wechselgröße ausgeben wollen.
Die Anforderungen an beide Verstärker sind verschieden.
Regelungstechnisch betrachtet wird vom Verstärker für "AC Out" bestmögliches Führungsverhalten (der Sollwert kommt unverfälscht zum Ausgang) und vom Verstärker für "AC ReturnOffset Out" optimales Störverhalten erwartet, denn Störungen duch Lastströme sollen möglichst nicht zu Spannungsänderungen führen.
Wenn wir ausschließlich mit dem Vergleich der in U11 und U12b erzeugten Sollspannung und der Spannung "AC ReturnOffset Out" (Verstärkungsfaktor ignoriert) vergleichen und ausschließlich auf die Auswirkung Lastschwankungen reagieren kommen wir zu spät. Der Regler wird ja aufgrund des Fehlers aktiv. Den Fehler können wir messen und ärgert uns natürlich. Den hochfrequnten Anteil kann man durch einen Kondensator zwichen "AC ReturnOffset Out" und "Gnd" dämpfen. Ist der Kondensator aber so groß, dass er in dem Frequenzbereich wirksam wird in der der Regelverstärker (U14) "munter" ist, so erleben wir Schwingungen.
Wir kommen um eine "Lücke" im Frequenzband (Verstärkerwirkung, Kondensatorwirkung) nicht herum.
Eine denkbare Abhilfe wäre eine Störgrößenaufschaltung. Unsere Last tritt nicht unerwartet auf (kommt nicht von außen), sondern sie ist korrelliert mit der von uns erzeugten Spannung an "AC Out". Wenn man von dieser Spannung über ein serielles RC-Glied von "TP2" nach einem Eingang (plus oder minus weiß ich noch nicht) von U14 leitet kann man der Sörung entgegenwirken bevor sie wirksam wird. Die Zeitkonstante muss zu der der Beschaltung von U14 passen
Jetzt kommt der Knackpunkt mit der Lastvariation. Die genannte sehr einfache Maßnahme geht nur für einen Lastwiderstand von z.B. 100 Ohm (je 50 Ohm Innenwiderstand und Abschluss). Wenn man alle funktionierenden Lastfälle ausgleichen will, braucht man eine Adaption der Störgrößenaufschaltung.
Soweit Überlegungen zum Thema Stabilität von "AC ReturnOffset Out".

Grüße
Walter

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von psclab38 » 16.09.2013, 11:39

Hallo Walter,

vielen Dank für die ausführliche Erklärung. So ähnlich hatte ich mir das auch gedacht, aber ich bin kein ausgefuchster OP-Spezialist.
Wäre denn der Einsatz des OP07 eine tragfähige Lösung - ich meine, ohne die Beschaltung groß anfassen zu müssen?

Grüße
Paul

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von wAlter » 16.09.2013, 13:37

Hallo Paul,
natürlich wird der OP07 nicht so leicht nervös und mit seiner Verstärkung bei den Frequenzen, die ein 10nF Kondensator abdeckt niedrig genug.
Ja, das geht so. Man kann den Kondensator testweise vergrößern bis auch der langsame OP07 schwingt. Ich werde heute nicht mehr dazu kommen das zu testen. Ich vermute aber eine sichere Reserve.
Grüße
Walter
ps: jetzt habe ich einen OP07. Nach korrektem Einbau der PWM-Funktion (HW) werde den Offset Ausgang etwas "quälen"

wAlter
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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von wAlter » 20.09.2013, 17:19

Hallo Paul,
mit Kondensator zwischen "GND" und "AC Return/Offset out" geht überhaupt nicht viel. Selbst mit dem OP07 verträgt mein Gerät keine 330pF. Das führt zu einer Schwingung mit ca. 0,7Vss bei ca. 1,3 MHz.
Bei 270pF ist er knapp stabil. Die Mutmaßung, dass der "lahme" OP07 brav bleibt ist bei mir nicht zutreffend. Als Ausgangssignal hatte ich 1kHz Rechteck mit 20mV Offset eingestellt. Den Ausgang habe ich mit 50 Ohm am Kabelende abgeschlossen um das "beben" bei der Flanke zu sehen.
Die Originalschaltung ohne Kondensator am Ausgang hatte nach 400ns die eingestellte Offsetspannung eingenommen. Der OP07 lässt bei der Schaltflanke (Signal Rechteck 2Vss an 50 Ohm) einen Fehler (Spitze) von 200mV zu. Bei der Originalschaltung sind es eben mal 30mVss. Ich werde vorläufig auf einen Kondensator an dieser Stelle verzichten und die Originalschaltung lassen.
Bei den angehängten Bildern sind Amplituden- und Zeitmaßstäbe verschieden.
Grüße
Walter
Dateianhänge
NE5534_Original.jpg
OP07.jpg

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Re: DDS + TRMSC bei aktivem Offset

Beitrag von psclab38 » 20.09.2013, 20:42

Hallo Walter,

vielen Dank für die Mühe! Damit ist meine Hoffnung dahin, man könnte das Problem einfach lösen. Bei mir schwingt der OP07 zwar auch an 10nF nicht, aber Dein Experiment zeigt, dass das wohl keine Allgemeingültigkeit hat. Und die Lastausregelung bei Abschluss hatte ich bislang noch gar nicht betrachtet, dafür ist der OP07 wohl eindeutig zu langsam (wenn Du einen größeren Kondi verwenden könntest, dann würde das Bild aber auch wieder ein klein wenig besser aussehen).

Schade. :?

Grüße
Paul

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