Sägezahn-/Rampenwellen mit fester Amplitude von einer Sinus- oder Rechteck-Taktquelle?

Ich hoffe jemand kann mir weiterhelfen!

Ein bisschen Hintergrundinfo:Ich habe einen DDS-basierten Signalgenerator erstellt (unter Verwendung von PIC MCU, um einen AD9833 für die DDS-Ausgabe anzusteuern). Der Generator kann Sinus-, Dreieck- und Rechteckwellen bis zu 12,5 MHz erzeugen. Die Ausgabe bei höheren Frequenzen (mehr als 2 MHz) ist jedoch alles andere als perfekt (bei weitem nicht die gewünschten Wellenformen). Jedenfalls benötige ich aktuell nicht mehr als 2MHz. Ich habe einen elliptischen Filter 7. Ordnung hinzugefügt, um den Sinusausgang des DDS zu glätten. Nach Th? Filter Ich verwende einen Schmitt-Trigger, um Rechteckwellenformen zu erhalten (ich kann auch den Arbeitskreis einstellen). Das Problem ist, dass ich nicht weiß, wie ich basierend auf dem DDS-Signal als Referenztaktquelle (entweder rechteckig oder der gefilterte Sinus) Sägezahn- / Rampen- oder Dreieckswellenformen erzeugen kann. Meine wichtigste Anforderung ist eine Sägezahnwellenform,

Meine Frage ist: Gibt es eine billige, einfach zu implementierende Lösung, die Sägezahn- / Rampenwellenformen (Dreieck als Extra ist auch willkommen) mit linearer Steigung (ohne Aliasing- oder Diskretisierungsartefakte), einstellbarer Frequenz und fester Amplitude in einem weiten Frequenzbereich erzeugen kann ?

Leider finde ich keine vernünftige Lösung für dieses Problem. Das einzige, was ich gefunden habe, war ein Beitrag in einem Forum: http://www.eevblog.com/forum/blog/eevblog-483-microcontroller-voltage-inverter-tutorial/msg247080/#msg247080 , das die Verwendung von 4046 vorschlägt PLL-Chip, der eine Rechteckwelle mit höherer Frequenz erzeugt, die den Eingang und einen 4024-Binärzähler verfolgt, der dann in einen billigen r2r-DAC eingespeist wird, der nur aus einer Widerstandsleiter besteht. Wenn ich das einbeziehe, könnte ich möglicherweise einen beliebigen Frequenzsägezahn mit fester Amplitude erzeugen. Der Frequenzbereich, den ich von 4046 PLL erhalten könnte, wird jedoch die Anforderungen nicht abdecken (dies ist meine Meinung basierend auf den im 4046-Datenblatt angegebenen Formeln, die den Frequenzbereich angeben), außerdem wird es aufgrund der ADC-Konvertierung Treppenartefakte geben.

Am besten wäre es, wenn ich den Bereich von 1Hz bis 2MHz abdecken könnte.

Kann jemand etwas empfehlen, was die Dinger richtig machen könnte?

Entschuldigung für den langen Beitrag, ich hoffe, ich konnte das Problem erklären (entschuldigen Sie mein Englisch, da es nicht meine Muttersprache ist).

Danke Osvaldo

Was ist mit einem Kondensator mit CCS?

Antworten (2)

Jede andere Wellenform als ein Sinus bei 12,5 MHz besteht aus der Grundfrequenz von 12,5 MHz plus Oberwellen darüber. Für ideale Wellenformen mit scharfen Flanken erstrecken sich die Harmonischen bis ins Unendliche.

Es hört sich so an, als hätten Sie einen Filter mit einer Grenzfrequenz von etwa 12,5 MHz hinzugefügt. Deshalb sehen Ihre nicht sinusförmigen Ausgänge nicht so aus, wie sie sollten - Ihr Filter entfernt die Obertöne, die diesen Wellen ihre nicht sinusförmige Identität verleihen .

Zur Veranschaulichung sind hier einige Animationen aus Wikipedia, die verschiedene nicht-sinusförmige Wellenformen zeigen, wenn Harmonische hinzugefügt/entfernt werden:

Sägezahn-Harmonische

Rechteckwellenharmonische

Was Ihr Filter tun sollte, ist das Abstreifen der Harmonischen, die durch die Impulse an jedem Sample-Ausgang Ihres DAC erzeugt werden. Dies wird als Anti-Aliasing-Filter bezeichnet und ist idealerweise ein Brick-Wall-Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz, die der Hälfte Ihrer Abtastfrequenz entspricht. Da echte Brick-Wall-Filter nicht realisierbar sind, liegt der Cutoff normalerweise etwas unter der Hälfte der Sampling-Frequenz, und der Roll-Off wird so steil wie möglich gemacht. Wenn Sie deutlich mehr als das Doppelte der höchsten interessierenden Frequenz abtasten können, ist das Filterdesign nicht so kritisch.

Daraus folgt auch, dass Sie, wenn Sie eine 12,5-MHz-Rechteckwelle (oder Dreieck- oder Sägezahnwelle ...) synthetisieren möchten, eine DAC-Abtastung benötigen, die schnell genug ist, um auch die höheren Harmonischen in dieser Welle zu synthetisieren. Wie viel höher, hängt davon ab, wie nahe Sie sich einer idealen Rechteck-/Dreieck-/Sägezahnwelle annähern möchten.

Meine Frage ist: Gibt es eine billige, einfach zu implementierende Lösung, die Sägezahn- / Rampenwellenformen (Dreieck als Extra ist auch willkommen) mit linearer Steigung (ohne Aliasing- oder Diskretisierungsartefakte), einstellbarer Frequenz und fester Amplitude in einem weiten Frequenzbereich erzeugen kann ?

Der Schlüsselteil dieser Abfrage ist "ohne Aliasing- oder Diskretisierungsartefakte", da dies auf die Verwendung einer analogen Schaltung wie dieser hinweist: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe "so" gesagt, weil ich mir vollkommen bewusst bin, dass der TL082 nicht butch genug ist, um eine gute Rampenform bei 2 MHz beizubehalten, aber es gibt viele Operationsverstärker, die dies können.

Aber was ist mit dem Titel der Frage - er impliziert, dass die Säge von einer Taktquelle (Sinus oder Rechteck) abgeleitet werden sollte, und ich möchte darauf hinweisen, dass der oben gezeigte Ausgang (an Pin 7) tatsächlich die Taktquelle sein könnte.

Meint das OP tatsächlich eine Taktquelle seiner eigenen Produktion wie von einem IO-Pin einer MCU? Wenn die Antwort "Ja" lautet, müssen Sie möglicherweise eine PLL und einen Zähler verwenden, ABER die Verwendung dieser Methode bedeutet, dass Sie Diskretisierungsartefakte haben und Ihnen nicht den erforderlichen Bereich von 1 Hz bis 2 MHz geben.