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Der Ausgang der Verstärkerstufe (IC14, Pin6) geht auf einen 8-stufigen Spannungsteiler (R57-R64) mit einem Spannungsverhältnis von 0,5 bzw. -6dB pro Stufe, sodass der Signalpegel in 8 Stufen von 0 bis -42dB eingestellt werden kann. Die einzelnen Stufen werden über den 8 Kanal Analog Multiplexer 74HC4051 (IC15) angewählt und an Pin3 ausgegeben. Die Ansteuerung erfolgt über ein 3-Bit Wort an den Pins 9-11, wobei 000 einer Pegelabsenkung von -42dB und 111 +/-0dB entspricht. Der Ausgang des Multiplexer (Pin3) geht auf den Eingang der Ausgangsstufe mit einem weiteren HF- OpAmp AD8055 (IC16). Die Verstärkung ist über R65 zwischen 1 und 2,5 einstellbar. Der maximale Ausgangshub beträgt je nach Belastung ca. +/- 3,5V, ich würde jedoch empfehlen den Ausgang auf +/-2V, d.h. 4Vpp einzustellen. Für den TTL Ausgang wird das Signal am Ausgang (Pin6) von IC14 abgenommen und an den Eingang (Pin13) des 6-fach Schmitt Trigger 74HC14 (IC11) geleitet. Über C63/C64 und R70/R71 wird das Signal auf den mittleren Pegel der Schwellenspannungen von IC11 (ca.2,1V) angehoben. Der Ausgang Pin12 geht einerseits für die Frequenzmessung auf die Steckverbindung SV11 und andererseits auf einen weitere Schmitt Trigger Eingang (Pin 3), dessen Ausgang über R72/R73 zur Buchse SV9 geführt wird. Hinweis: der Schmitt Trigger IC11 "verunstaltet" die Signale des Analogausgangs durch Spannungsspitzen in den Umschaltpunkten. Insbesondere bei hohen Frequenzen und geringem Pegel (-42dB) ist das Signal nahezu unbrauchbar. Bei niedrigen Frequenzen (z.B. Audiobereich) stören diese Spannungsspitzen nicht, da sie im 2-3stelligen MHz Bereich liegen. Ich werde versuchen, hier noch eine Lösung zu finden. In der Betriebsart Wobbel und VCO wird die Frequenz als Spannungssignal am Ausgang VoutA (Pin8) des DAC (IC12) ausgegeben. Die Spannung ist proportional der Frequenz bzw. dem Logarithmus der Frequenz. Über den Menüpunkt 5.6. DAC Gain kann als Ausgangsspannung 0-2V oder 0-4V gewählt werden. In den Betriebsarten VCO und Wobbel wird die untere Frequenz Fu festgelegt, z.B. 20Hz. Die obere Frequenz Fo ergibt sich aus der gewählten Anzahl Dekaden: 1 Dekade: Fo = 10 x Fu z.B. Fo= 10 x 20Hz = 200Hz 2 Dekaden: Fo = 100 x Fu z.B. Fo= 100 x 20Hz = 2.000Hz 3 Dekaden: Fo = 1.000 x Fu z.B. Fo= 1.000 x 20Hz = 20.000Hz Der Frequenzverlauf zwischen Fu und Fo kann linear oder logarithmisch gewählt werden. Für die logarithmische Kennlinie ist eine Logarithmentabelle mit 256 Werten hinterlegt. Zwischenwerte werden linear interpoliert. In der Betriebsart Wobbel kann zusätzlich die Anzahl der Schritte gewählt werden, in denen der Frequenzbereich durchfahren wird. Die Anzahl kann 32, 64, 128, 256, 512 oder 1024 Schritte betragen. Diese Schritte können entweder manuell über die Up/Down Taster oder automatisch über eine wählbare Zeit/Schritt abgefahren werden. Die Zeit pro Schritt (dt) kann 1ms, 2ms, 5ms, 10ms, 20ms, 50ms, 0,1s, 0,2s, 0,5s, 1s oder 2s betragen. Die Abbildung zeigt als Beispiel den Frequenzgang einer Korrekturschaltung für ein Elektret Mikrofon für 5-50 kHz mit logarithmischer Teilung, 32 Schritten und 10ms/Schritt. Das Frequenzsignal kann entweder kontinuierlich oder als "Burst" ausgegeben werden. Bei der Wahl "Burst" wird das Signal mit 1, 2, 4, 8, 16 oder 32 Perioden ausgegeben, abhängig davon wie viele Perioden in die Hälfte der gewählten Zeit pro Schritt (dt) passen. In der zweiten Hälfte, bzw. dem Rest von dt wird kein Signal ausgegeben. Ich verwende diese Betriebsart zur reflektionsarmen Frequenzgangmessung an Lautsprechern im Wohnraum: Bei einer Deckenhöhe von 2,5m, Platzierung des Lautsprechers/Mikrofons auf 1,25m und 1m Mikrofonabstand ergibt sich eine Laufzeitdifferenz zwischen direktem Schall und reflektiertem Schall von 5ms, d.h. man hat 5ms reflektionsarme Messzeit. Unter Berücksichtigung der Einschwingzeit sind so Frequenzgangmessungen ab ca. 200Hz aufwärts möglich (siehe Beispiel).

Aufbau der Elektronik

Ich habe die gesamte Schaltung auf Streifenrasterplatinen aufgebaut (siehe auch Sonstiges => Streifenrasterplatinen). Für eine gute Signalqualität sollte speziell für die Signalgenerator Platine auf IC Fassungen weitestgehend verzichtet werden. Zusätzlich sollten möglichst viele der ungenutzten Leiterbahnen mit Masse verbunden werden, besonders auch unterhalb der IC's. Die Platinen für das Display und die Taster sind mit Drahtwinkeln direkt mit der Hauptplatine verlötet. Das Platinenlayout, ein Bestückungsplan, eine Zeichnung für Leiterbahnunterbrechungen/-verbindungen, sowie die Stückliste befinden sich im Download Ordner am Ende der Seite. Nachfolgend noch einige Fotos des Aufbaus.

Abgleicharbeiten

Die erforderlichen Abgleicharbeiten erfolgen entweder über Trimmer oder softwaremäßig über das Einstellungsmenü. Für die Einstellungen ist ein Voltmeter ausreichend, ein Oszilloskop kann hilfreich sein. Eine detaillierte Anleitung befindet sich im Downloadordner am Ende der Seite.

Bedienung

Die Bedienung erfolgt über die Taster Ta1-Ta6. Über die Menü Taste (Ta1) wird das Menü aufgerufen, über das die Einstellungen vorgenommen werden.  Die einzelnen Menüpunkte werden mit den Up/Down Tasten angezeigt. Mit der OK Taste wird der entsprechende Menüpunkt aufgerufen. Innerhalb des Untermenüs wird der Cursor mit den Rechts/Links Tasten bewegt und der Wert mit den Up/Down Tasten verändert. Mit der OK Taste werden die Einstellungen übernommen und das Menü verlassen, mit der Menü Taste geht man eine Menüstufe zurück, ohne Änderungen zu übernehmen. Der Menüpunkt 5.Einstellungen hat zusätzliche Untermenüs für die in der Regel einmaligen Grundeinstellungen des Geräts. Alle gewählten Einstellungen werden in dem internen EEPROM gespeichert und beim Einschalten des Gerätes geladen, d.h. das Gerät startet mit den zuletzt benutzten Einstellungen. Eine detaillierte Beschreibung der Einstellmöglichkeiten befindet sich im Downloadordner am Ende der Seite.

Download

Der unten aufgeführte Ordner beinhaltet alle relevanten Dateien, die für den Nachbau benötigt werden.    DDS_Frequenzzaehler_V2.zip Wesentliche Änderungen: Erstellt: 23.12.2015 Letzte Änderung: 26.10.2016 Hardware: Stromversorgung, Vorverstärker Analogeingang Software: Erhöhung Wobbelfrequenz, Betriebsweise "Burst"
Frequenzzähler / DDS Signalgenerator Gesamtaufbau Adapterplatine: Rück-/Vorderseite und mit aufgelötetem AD9833