3 Erzielte Ergebnisse

3.1 Bedienung in Kürze

  • Die Einstellung der Betriebsart und der Frequenz ist nur im Signal off-Modus, Displayanzeige "OFF", möglich.
  • Betriebsarten und Frequenzschrittweite werden mit den Tastern "Mode Select" auf- oder abwärts ausgewählt.
  • Entsprechend der gewählten Frequenzschrittweite kann die Frequenz auf- oder abwärts eingestellt werden.
  • Erst nach Einstellen des Signal on-Modus, Displayanzeige "ON", wird ein Signal an den Ausgang "DDS out" bzw. "High speed TTL out" gelegt.
  • Der Ausgang "High speed TTL out" wird nur im Modus "High speed" aktiv. Im Signal off-Modus wählbare Frequenzen sind 1, 2, 4 und 8 MHz.

3.2 Signalformen

Sinus

Abb. 3.1: Sinus 10 kHz, Filter On.

Der Sinus sieht bildschön aus. Kein Vergleich zu dem, was der ICL8038 abzuliefern imstande war. Das Tiefpassfilter glättet das Signal sichtbar, was nur mit einem analogen Scope erkennbar ist. Mit dem Soundcard-Scope [10] wurde ein Klirrfaktor (THD) von 0,18% bei 1 kHz gemessen .

Sägezahn

Abb. 3.2: Sägezahn 10 kHz, Filter off.

Dreieck

Abb. 3.3: Dreieck 10 kHz, Filter off.

Rechteck

Abb. 3.4: Rechteck 10 kHz, Filter off.

Die "kantigen" Signale Sägezahn, Drei- und Rechteck haben infolge des Kondensators C1 an IC1a (Abb. 2.2) zur Reduzierung der Überschwinger leichte Verrundungen an den Spitzen bzw. Flanken. Das Rechteck zeigt bei einer Frequenz von 10 kHz eine Anstiegszeit von ca. 2 µsec – nicht besonders schön. Der Überschwinger ist in Abb. 3.5 noch andeutungsweise zu sehen.

Rechteckflanke

Abb. 3.5: Rechteckflanke 10 kHz, Filter off, horizontal 800 nsec/Div.

3.3 Verbesserung des Rechtecksignals

Die Form des Rechtecksignals ist unbefriedigend. Die High speed-Signale sind mit ca. 65 nsec zwar wesentlich steiler, aber die Frequenzen 1, 2, 4 und 8 MHz am zweiten BNC-Ausgang werden nicht wirklich gebraucht.

Was liegt da näher, als an dieser BNC-Buchse ein TTL-Signal mit wie oben fein einstellbarer Frequenz, aber besserer Flankensteilheit bereitzustellen. Das muss ein hinreichend schneller Komparator besorgen. Die Auswahl ist zwar groß, aber wirklich schnelle Komparatoren gehen schnell ins Geld. Um es nicht gleich zu übertreiben, wurden bezahlbare Typen in die engere Auswahl gezogen: LM319 (80 nsec, Dual, DIL14) und LM311 (200 nsec, DIP8).

Der Anschluss erfolgt an PA0 des ATmega16 (LSB), siehe auch Abb. 2.1.

Squarer

Abb. 3.6: Rechteckformer mit LM311 auf der Controller-Platine.

Die vielversprechenden Daten (Anstiegszeit 80 nsec) des LM319 enttäuschten. Gemessen wurden 320 nsec. Dann geht auch der LM311 im handlicheren DIP8-Gehäuse. Mit ihm wurde eine Anstiegszeit von 340 nsec gemessen. R20 ist der Lastwiderstand am Open-Collector-Ausgang des LM311. Mit P1 wird der Schalteinsatz des Komparators eingestellt. Der Ausgang Square2 geht an die umgewidmete BNC-Buchse des vormaligen High speed square-Ausgangs Square1.

Rechteckflanke

Abb. 3.7: Rechteckflanke Squarer 10 kHz, horizontal 200 nsec/Div.

Innenansicht

Abb. 3.8: Innenansicht.

Im Prototyp (Abb. 3.8) ist der Squarer als nachträglich zugefügtes Modul noch nicht auf der Controllerplatine platziert, entsprechend erweiterte Controllerplatine im Download.

3.4  Frequenzgang (Nachtrag vom 07.02.2018)

Der DDS-Generator liefert zwar klaglos 65kHz ab, aber die Frage nach der Pegelgenauigkeit war noch offen. Ein Scope kann da nur grobe Anhaltspunkte liefern, und das sah zunächst gut aus. Norbert, DG1KPN, ist mit seinem neuen AD637 True RMS-Konverter, dessen 1%-Fehlergrenze bei 200kHz nach Datenblatt liegt, der Sache auf den Grund gegangen. Den DC-Ausgang des AD637 hat Norbert mit einem hochauflösenden Millivoltmeter gemessen. Sein DDS-Generator ist ein Nachbau nach [3].

AD637 Frequency Response

Abb. 3.9: Mit einem AD637 True RMS-Konverter gemessener Frequenzgang (Messung DG1KPN)

Also - am oberen Frequenzende verschlechtern die OpAmps wie zu erwarten den Frequenzgang. Wenn wir es etwas freundlicher in dB betrachten wollen, sieht es dennoch so schlecht nicht aus (Abweichungen bezogen auf 1kHz):

20Hz: -0,07% = -0,01dB
20kHz: -0,1% = -0,02dB
34kHz: -0,5% = -0,04dB
50kHz: -1,0% = -0,09dB
65kHz: -1,7% = -0,15dB

Für Pegelmessungen an NF-Verstärkern reicht das nun wirklich.