Hallo Forenfreunde,
weil ich mich seit geraumer Zeit über meinen Nordmende Service-Wobbler SW3330 ärgere, der Mängel in der Frequenzlinearität um 10,7 MHz hat und bei dem die Feststellung der genauen Frequenzposition ein grösseres Unterfangen ist, habe ich mir einen der heute vielfach angebotenen, preiswerten DDS-Geräte (direct digital synthesis) Signalgeneratoren beschafft, genauer den DDS 30 von ELV (Bausatz,weitgehend vorbestückt), der einen Frequenzbereich von 0,25 Hz bis 30 MHz hat und in 0,25Hz Schritten quarzgenau einstellbar ist. Frequenz-Sweeps sind im ganzen Bereich mit präzise einstellbarer Start- und Stoppfrequenz und wählbarer Sweepfrequenz möglich. Ein Sync-Out zur externen Triggerung eines Oszilloskops ist vorhanden (Nadelimpuls 4,5V, 2ms).
Hier möchte ich meine Anfangserfahrungen mitteilen.
Um das Ergebnis gleich vorwegzunehmen, für die, die nicht alles lesen wollen:
1. Im (Audio-)NF Bereich (10 Hz bis 100 kHz) ist er brauchbar (THD < 0,05%), aber jede mittelprächtige PC-Soundkarte liefert heute bessere Sinus-Signale (meine alte ESI Juli@ hat THD < 0,005%). Wer also nur was für den NF-Bereich sucht, ist mit einer (ggf. externen) Soundkarte am PC oder Laptop und geeigneter Software besser bedient.
2. Was eine Soundkarte nicht so gut kann: Rechtecksignale höherer Frequenz (z.B. 10 kHz) haben Schwingungen überlagert und Dreiecksignale höherer Frequenz (z.B. 50 kHz) werden zum Sinus. Beides beherrsch das DDS Board fast perfekt bis in den Megahertz-Bereich. Allerdings zeigt z.B. ein 1 MHz Rechtecksignal etwas Überschwingen.
3. Die Stärke dieses DDS Boards ist eindeutig die Fähigkeit, den AM- und FM-ZF-Bereich zu wobbeln. die Amplitudenlinearität ist bis 15 MHz sehr gut. Die Amplitude kann in Vs-s am Display engestellt werden. Maximal sind 1 Vs-s möglich (bei Sinus also 0,35 Veff).
Bisher habe ich noch keine Filterkurven damit gewobbelt, aber der erste Eindruck mit dem DDS Generator ist vielversprechend.
Nun die Einzelheiten:
Erstmal ein paar Bilder. Das Sync-Out Signal greift man an einer Stiftleiste ab. Ich habe es an eine seitliche Buchse herausgeführt.
Ich habe das Klirrspektrum für ein 1 kHz Signal mit 1Vs-s am PC über meine ESI Juli@ Soundkarte gemessen. Der 2 kHz Oberton hat >60 dB Klirrdämpfung, alle höherfrequenten Signale sind noch etwas stärker gedämpft. Bei 1 kHz Ist THD 0,05%. Mit meiner ESI Juli@ komme ich bis auf THD 0,005% herunter.
Mit dem DDS Board habe ich auch noch ein Störsignal fest bei 46,3 kHz etwa 63 dB unterhalb des Nutzsignals, das mit dem Nutzsignal (f) intermoduliert (also in zwei Signale bei 46,3 kHz+/- f aufspaltet). Davon gibt es nochmal schwache Obertöne, 80 dB unter dem Nutzsignal, bei der doppelten Frequenz 92,6 kHz. Da ich am Arbeitsplatz allerlei Schaltnetzteile habe und auch das Drahtlos-Haustelefon, usw., könnte so eine Störung auch eingestrahlt werden. Ich kann deshalb nicht ganz sicher sein, dass sie vom DDS 30 selbst kommt (von der Stromversorgung des DDS kommt sie nicht, habe ich mit hochstabilisiertem Netzteil getestet).
Soundkarten als NF-Generator haben eine Schwäche bei hochfrequenten Rechtecksignalen, das "Schwingen" tritt beim DDS nicht auf. Hier das Oszilloskopbild für ein 10 kHz Rechtecksignal von der Soundkarte mit 192 kHz Samplingrate (oben) und vom DDS (unten):
Nachfolgend ein Rechtecksignal bei 1MHz vom DDS Generator über 50 Ohm Koaxialkabel, aber ohne 50 Ohm Abschlusswiderstand am Oszilloskopeingang. Das Überschwingen ist Folge des fehlenden Abschlusswiderstands:
Wird am Oszilloskop mit 50 Ohm abgeschlossen (was die Amplitude halbiert) oder wird das Signal am DDS30 mit einem ein HF-Tastkopf abgenommen, der optimal auf die Impedanz des Oszilloskopeingangs angepasst ist (HF-Tastkopf Conrad C9000), sieht man kein Überschwingen mehr:
1 MHz Rechteck:
10 MHz Rechteck:
DDS30_10MHz Rechteck.jpg
20 MHz Rechteck:
Dreiecksignale kann die Soundkarte bei hohen Frequenzen nicht mehr produzieren, oben von der Soundkarte bei 50 kHz, unten vom DDS bei 50 kHz, der auch bei 1 MHZ noch ein einwandfreies Dreiecksignal liefert.
Fazit:
Im NF-Bereich bis ca. 95 kHz kann der DDS Generator einer Soundkarte der oberen Mittelklasse hinsichtlich Klirrfaktor nicht das Wasser reichen, macht aber sehr schöne Dreieck- und Rechtecksignale und hat im NF-Bereich bis 100 kHz einen brauchbaren Signal-Rausch-Abstand (gemessen: THD+N = 0,15%, S/N = 56 dB). Der besondere Vorteil der ELV DDS 30 liegt in der Erweiterung in den HF-Bereich, besonders in Kombination mit der Sweepfunktion als präzise arbeitender Wobbelgenerator bis 30 MHz (sowie den digitalen Modulationsoptionen FSK, PSK und ASK, für die ich bei mir aber noch keine Verwendung gefunden habe).
Hier die Linearität der Amplitude von 1 kHz bis 1 MHz (20 mV/DIV):
Und im folgenden Foto der Sweep von 1 MHz bis 15 MHz (linke Bildkante 1 MHz, rechte Bildkante 15 MHz). Bei 15 MHz ist ein ganz leichter Abfall gegenüber 1 MHz an der Stufe rechts im Bild erkennbar, wo der Restart mit 1 MHz gerade noch sichtbar wird. Dieser minimale Abfall ist aber tolerierbar:
Aber oberhalb von 15 MHz fällt der Pegel deutlich ab. Dort ist die Brauchbarkeit für Wobbelzwecke also auf einen engeren Wobbelhub von maximal 1 MHz eingeschränkt, was in der Praxis aber meist noch OK sein dürfte. Hier der Sweep von 1 MHz bis 30 MHz (Bildmitte ist 15 MHz, rechter Bildrand 30 MHz, 3 MHz/DIV; vertikal 20mV/DIV; Oszilloskop: Kikusui COS 6100, 100 MHz):
Man sieht sehr deutlich den Abfall der Amplitude beginnend bei 15 MHz.
Und so sieht der 10 MHz Sinus aus (0,1 Vs-s):
Auf jeden Fall ist der DDS 30 um Längen besser als mein alter Nordmende Service-Wobbler. Vor allem weiss man beim DDS durch die quarzgenaue Frequenzeinstellung immer genau "wo man gerade ist" und benötigt das umständliche Marker-Ausmessen nicht. Wenn ich mit dem DDS die Anfangsfrequenz des Sweeps auf 10,2 MHz setze und die Endfrequenz auf 11,2 MHz, die Sweepfrequenz auf 20 Hz und die Zeitachse des Scopes auf 5ms/DIV weiss ich bei externer Triggerung genau, dass die Mitte des Scopes 10,70 MHz ist und ich über die horizontale Achse eine genaue lineare Teilung über die 10 Achsen-Abschnitte von 100 kHz/DIV habe. Eine Riesenerleichterung, zumal der Bereich beliebig eng und quarzgenau gewählt werden kann. Für knapp über 100 Teuros ordentlicher Gegenwert, scheint mir.
Kritikpunkte:
1. Störsignal bei 46,3 kHz, intermoduliert mit Nutzsignal (wenn das denn vom DDS 30 kommt und nicht etwa eine Einstrahlung von aussen ist).
2. Amplitudenlinearität nur bis 15 MHz.
Messungen an ZF-Filtern werden damit demnächst folgen - ich werde dann berichten.
Gruss,
Reinhard
weil ich mich seit geraumer Zeit über meinen Nordmende Service-Wobbler SW3330 ärgere, der Mängel in der Frequenzlinearität um 10,7 MHz hat und bei dem die Feststellung der genauen Frequenzposition ein grösseres Unterfangen ist, habe ich mir einen der heute vielfach angebotenen, preiswerten DDS-Geräte (direct digital synthesis) Signalgeneratoren beschafft, genauer den DDS 30 von ELV (Bausatz,weitgehend vorbestückt), der einen Frequenzbereich von 0,25 Hz bis 30 MHz hat und in 0,25Hz Schritten quarzgenau einstellbar ist. Frequenz-Sweeps sind im ganzen Bereich mit präzise einstellbarer Start- und Stoppfrequenz und wählbarer Sweepfrequenz möglich. Ein Sync-Out zur externen Triggerung eines Oszilloskops ist vorhanden (Nadelimpuls 4,5V, 2ms).
Hier möchte ich meine Anfangserfahrungen mitteilen.
Um das Ergebnis gleich vorwegzunehmen, für die, die nicht alles lesen wollen:
1. Im (Audio-)NF Bereich (10 Hz bis 100 kHz) ist er brauchbar (THD < 0,05%), aber jede mittelprächtige PC-Soundkarte liefert heute bessere Sinus-Signale (meine alte ESI Juli@ hat THD < 0,005%). Wer also nur was für den NF-Bereich sucht, ist mit einer (ggf. externen) Soundkarte am PC oder Laptop und geeigneter Software besser bedient.
2. Was eine Soundkarte nicht so gut kann: Rechtecksignale höherer Frequenz (z.B. 10 kHz) haben Schwingungen überlagert und Dreiecksignale höherer Frequenz (z.B. 50 kHz) werden zum Sinus. Beides beherrsch das DDS Board fast perfekt bis in den Megahertz-Bereich. Allerdings zeigt z.B. ein 1 MHz Rechtecksignal etwas Überschwingen.
3. Die Stärke dieses DDS Boards ist eindeutig die Fähigkeit, den AM- und FM-ZF-Bereich zu wobbeln. die Amplitudenlinearität ist bis 15 MHz sehr gut. Die Amplitude kann in Vs-s am Display engestellt werden. Maximal sind 1 Vs-s möglich (bei Sinus also 0,35 Veff).
Bisher habe ich noch keine Filterkurven damit gewobbelt, aber der erste Eindruck mit dem DDS Generator ist vielversprechend.
Nun die Einzelheiten:
Erstmal ein paar Bilder. Das Sync-Out Signal greift man an einer Stiftleiste ab. Ich habe es an eine seitliche Buchse herausgeführt.
Ich habe das Klirrspektrum für ein 1 kHz Signal mit 1Vs-s am PC über meine ESI Juli@ Soundkarte gemessen. Der 2 kHz Oberton hat >60 dB Klirrdämpfung, alle höherfrequenten Signale sind noch etwas stärker gedämpft. Bei 1 kHz Ist THD 0,05%. Mit meiner ESI Juli@ komme ich bis auf THD 0,005% herunter.
Mit dem DDS Board habe ich auch noch ein Störsignal fest bei 46,3 kHz etwa 63 dB unterhalb des Nutzsignals, das mit dem Nutzsignal (f) intermoduliert (also in zwei Signale bei 46,3 kHz+/- f aufspaltet). Davon gibt es nochmal schwache Obertöne, 80 dB unter dem Nutzsignal, bei der doppelten Frequenz 92,6 kHz. Da ich am Arbeitsplatz allerlei Schaltnetzteile habe und auch das Drahtlos-Haustelefon, usw., könnte so eine Störung auch eingestrahlt werden. Ich kann deshalb nicht ganz sicher sein, dass sie vom DDS 30 selbst kommt (von der Stromversorgung des DDS kommt sie nicht, habe ich mit hochstabilisiertem Netzteil getestet).
Soundkarten als NF-Generator haben eine Schwäche bei hochfrequenten Rechtecksignalen, das "Schwingen" tritt beim DDS nicht auf. Hier das Oszilloskopbild für ein 10 kHz Rechtecksignal von der Soundkarte mit 192 kHz Samplingrate (oben) und vom DDS (unten):
Nachfolgend ein Rechtecksignal bei 1MHz vom DDS Generator über 50 Ohm Koaxialkabel, aber ohne 50 Ohm Abschlusswiderstand am Oszilloskopeingang. Das Überschwingen ist Folge des fehlenden Abschlusswiderstands:
Wird am Oszilloskop mit 50 Ohm abgeschlossen (was die Amplitude halbiert) oder wird das Signal am DDS30 mit einem ein HF-Tastkopf abgenommen, der optimal auf die Impedanz des Oszilloskopeingangs angepasst ist (HF-Tastkopf Conrad C9000), sieht man kein Überschwingen mehr:
1 MHz Rechteck:
10 MHz Rechteck:
DDS30_10MHz Rechteck.jpg
20 MHz Rechteck:
Dreiecksignale kann die Soundkarte bei hohen Frequenzen nicht mehr produzieren, oben von der Soundkarte bei 50 kHz, unten vom DDS bei 50 kHz, der auch bei 1 MHZ noch ein einwandfreies Dreiecksignal liefert.
Fazit:
Im NF-Bereich bis ca. 95 kHz kann der DDS Generator einer Soundkarte der oberen Mittelklasse hinsichtlich Klirrfaktor nicht das Wasser reichen, macht aber sehr schöne Dreieck- und Rechtecksignale und hat im NF-Bereich bis 100 kHz einen brauchbaren Signal-Rausch-Abstand (gemessen: THD+N = 0,15%, S/N = 56 dB). Der besondere Vorteil der ELV DDS 30 liegt in der Erweiterung in den HF-Bereich, besonders in Kombination mit der Sweepfunktion als präzise arbeitender Wobbelgenerator bis 30 MHz (sowie den digitalen Modulationsoptionen FSK, PSK und ASK, für die ich bei mir aber noch keine Verwendung gefunden habe).
Hier die Linearität der Amplitude von 1 kHz bis 1 MHz (20 mV/DIV):
Und im folgenden Foto der Sweep von 1 MHz bis 15 MHz (linke Bildkante 1 MHz, rechte Bildkante 15 MHz). Bei 15 MHz ist ein ganz leichter Abfall gegenüber 1 MHz an der Stufe rechts im Bild erkennbar, wo der Restart mit 1 MHz gerade noch sichtbar wird. Dieser minimale Abfall ist aber tolerierbar:
Aber oberhalb von 15 MHz fällt der Pegel deutlich ab. Dort ist die Brauchbarkeit für Wobbelzwecke also auf einen engeren Wobbelhub von maximal 1 MHz eingeschränkt, was in der Praxis aber meist noch OK sein dürfte. Hier der Sweep von 1 MHz bis 30 MHz (Bildmitte ist 15 MHz, rechter Bildrand 30 MHz, 3 MHz/DIV; vertikal 20mV/DIV; Oszilloskop: Kikusui COS 6100, 100 MHz):
Man sieht sehr deutlich den Abfall der Amplitude beginnend bei 15 MHz.
Und so sieht der 10 MHz Sinus aus (0,1 Vs-s):
Auf jeden Fall ist der DDS 30 um Längen besser als mein alter Nordmende Service-Wobbler. Vor allem weiss man beim DDS durch die quarzgenaue Frequenzeinstellung immer genau "wo man gerade ist" und benötigt das umständliche Marker-Ausmessen nicht. Wenn ich mit dem DDS die Anfangsfrequenz des Sweeps auf 10,2 MHz setze und die Endfrequenz auf 11,2 MHz, die Sweepfrequenz auf 20 Hz und die Zeitachse des Scopes auf 5ms/DIV weiss ich bei externer Triggerung genau, dass die Mitte des Scopes 10,70 MHz ist und ich über die horizontale Achse eine genaue lineare Teilung über die 10 Achsen-Abschnitte von 100 kHz/DIV habe. Eine Riesenerleichterung, zumal der Bereich beliebig eng und quarzgenau gewählt werden kann. Für knapp über 100 Teuros ordentlicher Gegenwert, scheint mir.
Kritikpunkte:
1. Störsignal bei 46,3 kHz, intermoduliert mit Nutzsignal (wenn das denn vom DDS 30 kommt und nicht etwa eine Einstrahlung von aussen ist).
2. Amplitudenlinearität nur bis 15 MHz.
Messungen an ZF-Filtern werden damit demnächst folgen - ich werde dann berichten.
Gruss,
Reinhard
