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Hallo,

ich bin auf der Suche nach einer relativ einfachen Schaltung für einen Rechteck-Generator mit folgenden Daten:


Pflicht:
- soll ein "Handheld"-Gerät werden welches im KFZ zu Test- und Einstell- Zwecken benutzt wird.
- Ub= +12V Versorgungsspannung bzw. KFZ (10V...14,4V)
- Frequenz 0..1kHz einstellbar
- Amplitude 12Vpp (bzw. =Ub)
- Offset +6V (bzw. =1/2Ub)
- Rechteck (Pulsdauer = Pausendauer)
- "jitter-arm" (+/- 20us Periodendauer-Variation)
- Frequenz unabhängig von Betriebsspannung
- Frequenz unabhängig von Temperatur


Optional (in Reihenfolge der Wichtigkeit):
- Frequenz fein einstellbar +/- 0,5Hz (oder gar +/- 0,1Hz)
- regelbare Amplitude
- regelbarer Offset
- regelbares Puls/Pausen-Verhältnis


Ein Traum wäre eine einfache digitale Schaltung,
mit genauer Quarz-Basis,
wo man 5 up/down Tasten für die Frequenz hätte (4 Vorkomma- / 1 Nachkomma-Stellen)
so dass man sich (ggf nach vorherigem Abgleich) das externe Kontrollieren mit Frequenzzähler oder Oszi sparen könnte...

» Pflicht:
» - Ub= +12V Versorgungsspannung bzw. KFZ (10V...14,4V)
siehe: lineare Spannungsregler evtl. 7805 7812
» - Frequenz 0..1kHz einstellbar
siehe: schmitt-trigger (Single Supply OP) über POTI
» - Amplitude 12Vpp (bzw. =Ub)
macht der OP im Schmitt
» - Offset +6V (bzw. =1/2Ub)
ebenfalls der OP per Offset Spannung
» - Rechteck (Pulsdauer = Pausendauer)
ist dann gegeben, also per RC Glied und Schmitti
» - "jitter-arm" (+/- 20us Periodendauer-Variation)
!?!? das müsste gegeben sein, bei nem ordentlichen OP
» - Frequenz unabhängig von Betriebsspannung
ja ne is klar
» - Frequenz unabhängig von Temperatur
könnte evtl. ein Problem werden, evtl hilft hier ein guter OP musst du guggn
»
»
» Optional (in Reihenfolge der Wichtigkeit):
» - Frequenz fein einstellbar +/- 0,5Hz (oder gar +/- 0,1Hz)
» - regelbare Amplitude
naja Versorgung vom OP wegnehmen
» - regelbarer Offset
einstellbar per POTI also Offset Spannung vom OP
» - regelbares Puls/Pausen-Verhältnis
Ohoh... habs grad ned parat oder vergessen
»
»
» Ein Traum wäre eine einfache digitale Schaltung,
» mit genauer Quarz-Basis,
» wo man 5 up/down Tasten für die Frequenz hätte (4 Vorkomma- / 1
» Nachkomma-Stellen)
» so dass man sich (ggf nach vorherigem Abgleich) das externe Kontrollieren
» mit Frequenzzähler oder Oszi sparen könnte...

Nun das mit Digital könntest du dann wohl "einfach" aus der oben Stichpunktartig-Zusammengeschusterten Schaltung raus aufbauen

MingliFu

--
(Zitat)
-------------------------------------------------------------------

"Dumm ist der, der dummes....."

Suche mal im GOOGLE nach Frequenz-Synthesizer.

Auf Grund Deiner Präzisionsanforderung suchst nach so etwas, das aus einem quarzstabilen Referenzgenerator und einer PLL-Schaltung besteht, wobei die Frequenz hochauflösend mit entsprechend ansteuerbarem Feebackfrequenzteiler einstellbar sein muss und die Qualität des Loop-Tiefpassfilters spielt wegen dem geringen Phasenjitter auch noch eine wichtige Rolle.

Frequenzeinstellung: Wobei dazu nur eine Dekade im Feebackfrequenzteiler berücksichtigt werden muss. Zwischen den Frequenzdekaden, kann man direkt 1:10-Frequenzteiler am Ausgang des PLL einsetzen.

Soviel zur grundsätzlichen Basisausrüstung...

Ich habe aber da noch etwas aus einem Projekt vor sehr langer Zeit. Vielleicht ist es in dem Sinne nützlich, dass Dir irgend ein Funktions-Detail auffällt und Dich interessiert. Mehr als das kann ich Dir nicht mit auf den Weg geben:

"PLL-Frequenzsynthesizer mit digitalem Potentiometer"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pllsynth.htm

Viel Glück!

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Suche mal im GOOGLE nach Frequenz-Synthesizer.
»
» Auf Grund Deiner Präzisionsanforderung suchst nach so etwas, das aus einem
» quarzstabilen Referenzgenerator und einer PLL-Schaltung besteht, wobei die
» Frequenz hochauflösend mit entsprechend ansteuerbarem
» Feebackfrequenzteiler einstellbar sein muss und die Qualität des
» Loop-Tiefpassfilters spielt wegen dem geringen Phasenjitter auch noch eine
» wichtige Rolle.

Naja, ein einfacher Mikrocontroller macht das auch, und da ist dann Bedienung per Tasten und ein kleines Display auch leicht machber. Wäre nur noch die Frage nach einer geeigneten Leistungsstufe übrig, aber da reichen die Angaben des OP nicht.

» » Suche mal im GOOGLE nach Frequenz-Synthesizer.
» »
» » Auf Grund Deiner Präzisionsanforderung suchst nach so etwas, das aus
» einem
» » quarzstabilen Referenzgenerator und einer PLL-Schaltung besteht, wobei
» die
» » Frequenz hochauflösend mit entsprechend ansteuerbarem
» » Feebackfrequenzteiler einstellbar sein muss und die Qualität des
» » Loop-Tiefpassfilters spielt wegen dem geringen Phasenjitter auch noch
» eine
» » wichtige Rolle.
»
» Naja, ein einfacher Mikrocontroller macht das auch, und da ist dann
» Bedienung per Tasten und ein kleines Display auch leicht machber. Wäre nur
» noch die Frage nach einer geeigneten Leistungsstufe übrig, aber da reichen
» die Angaben des OP nicht.

Meinst Du nicht eher ein DSP, wenn es darum geht die ganze PLL mit Loopfilter digital nachzubilden?

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Meinst Du nicht eher ein DSP, wenn es darum geht die ganze PLL mit
» Loopfilter digital nachzubilden?

Ich würde da nichts nachbilden, und deshalb reicht für die Anforderungen des OP ja auch ein normaler uC, nur einigermaßen flott muss er schon sein, aber 20MHz reichen ja völlig.

» » Meinst Du nicht eher ein DSP, wenn es darum geht die ganze PLL mit
» » Loopfilter digital nachzubilden?
»
» Ich würde da nichts nachbilden, und deshalb reicht für die Anforderungen
» des OP ja auch ein normaler uC, nur einigermaßen flott muss er schon sein,
» aber 20MHz reichen ja völlig.

Jaja, aber kannst Du mir zunaechst erkläeren, wie man mit einem µC eine Frequenzsynthese erzeugt. Nur mal das ohne Teile der Steuerung etc.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

x y hat wohl recht:
ein einfacher uC tut's mit sehr wenig Aufwand,
PLL, Synthese oder DSP ist da nicht nötig.

Es reicht einfach im Systemtakt z.B. 10MHz, mehrere Zähler laufen zu lassen und per Interrupt abzufragen bzw. auszugeben.
Die Genauigkeit wäre einzig vom eingesetzten Systemtaktgeber abhängig, aber da gibt es ja mittlerweile sehr stabile Fertigbausteine.

Ich werde mal in diese Richtung weiter suchen,
vielen Dank.

[edit] ein entsprechendes C-Programm habe ich schon mal gefunden auf AVR-Basis

» x y hat wohl recht:
» ein einfacher uC tut's mit sehr wenig Aufwand,
» PLL, Synthese oder DSP ist da nicht nötig.
»
» Es reicht einfach im Systemtakt z.B. 10MHz, mehrere Zähler laufen zu
» lassen und per Interrupt abzufragen bzw. auszugeben.

Aha, und damit kriegt man auch "krumme" Frequenzwerte hin?

Das ist vielleicht eine dumme Frage, aber ich komme von einer Elektronikergeneration, wo ich das noch nicht kennenlernte. Schon ein wenig MuePee-Technik aber nie so weitgehend.


» Die Genauigkeit wäre einzig vom eingesetzten Systemtaktgeber abhängig,
» aber da gibt es ja mittlerweile sehr stabile Fertigbausteine.

Also hochstabile und hochpraezise Quarzgeneratoren?


» Ich werde mal in diese Richtung weiter suchen,
» vielen Dank.
»
» [edit] ein entsprechendes C-Programm habe ich schon mal gefunden auf
» AVR-Basis

Ich habe früher ein wenig C programmiert. Ich sehe es gerne mal an.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
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» » x y hat wohl recht:
» » ein einfacher uC tut's mit sehr wenig Aufwand,
» » PLL, Synthese oder DSP ist da nicht nötig.
» »
» » Es reicht einfach im Systemtakt z.B. 10MHz, mehrere Zähler laufen zu
» » lassen und per Interrupt abzufragen bzw. auszugeben.
»
» Aha, und damit kriegt man auch "krumme" Frequenzwerte hin?

Also 0.1Hz Auflösung wird mit den genannten Taktfrequenzen nicht hinhauen. Der Unterschied zwischen 1000Hz und 1000.5 Hz macht 0.5 Mikrosekunden in der Periodendauer aus. Das entspräche im Mikrocontroller einem Takt von etwa 2MHz für einen Zähler. In einem 10MHz Controller ist das wohl zu knapp, mit den von x y genannten 20MHz könnte es vielleicht schon hinhauen.
Bei 0.1Hz und 1KHz Freqenz Auflösung wären schon 10MHz für den Zählertakt erforderlich.

Diese Überlegungen bezogen sich auf ein Ausgangssignal mit fixem Duty Cycle. Wenn der Duty Cycle einstellbar sein soll, dann muss der Mikrocontroller schneller werden, oder es muss eine geeignete Signalformung nach Ausgang der Mikrocontroller stattfinden. (Oder jemand hat eine Idee, auf die ich grad nicht komme - zu wenig Schlaf).
Bei niedrigen Frequenzen kann natürlich auch der Controller den Duty Cycle passend generieren.

Alternativ könnte man auch überlegen, mit einem CPLD zu arbeiten. Damit bekommt man Zähler mit relativ hochfrequentem Takteingang hin.


» Das ist vielleicht eine dumme Frage, aber ich komme von einer
» Elektronikergeneration, wo ich das noch nicht kennenlernte. Schon ein
» wenig MuePee-Technik aber nie so weitgehend.

Dumm ist hauptsächlich, wer keine Fragen stellt - wusste schon die Sesamstraße.


» » Die Genauigkeit wäre einzig vom eingesetzten Systemtaktgeber abhängig,
» » aber da gibt es ja mittlerweile sehr stabile Fertigbausteine.
»
» Also hochstabile und hochpraezise Quarzgeneratoren?

Hochpräzise war nicht gefordert, sondern nur Jitterarmut. 20us bei 1KHz, das sind 2% - eher unkritisch. Spannend sind hier die niedrigen Frequenzen. 20us bei 0.5Hz, so sind es nur noch 0.001%, also 10ppm - immerhin noch im machbaren Bereich.

Zwar fehlt bei der Jitterangabe noch die Meßzeit. aber die Anforderungen sollten bei einer eingermaßen temperaturstabilen Umgebung nicht allzu schwierig sein. Allerdings gibt's im Laden zu einem Quarz nicht unbedingt Angaben zum Jitter, da muss man sich wohl etwas umschaun.

Zu klären wäre, ob die 20us auch bei sehr niedrigen Frequenzen gelten sollen. Wenn ja, dann sollte vielleicht tatsächlich eine Temperaturregelung her, das kann ich leider nicht abschätzen. Mag jemand mit mehr Wissen was dazu sagen?


Gruß,
m


PS: Zum Vergleich:

http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/Si530-Si550WhitePaper.pdf
beschreibt ein System zur Erzeugung von Takt mit Jitter im Bereich von unter 1ps im Bereich von 12kHz bis 1GHz. Sicher nichts für den in diesem Thread diskutierten Anwendungsfall - zeigt aber, was sonst so geht.

» PS: Zum Vergleich:
»
» http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/Si530-Si550WhitePaper.pdf
» beschreibt ein System zur Erzeugung von Takt mit Jitter im Bereich von
» unter 1ps im Bereich von 12kHz bis 1GHz. Sicher nichts für den in diesem
» Thread diskutierten Anwendungsfall - zeigt aber, was sonst so geht.

Ich habe soeben kurz reingeguckt. Bisher war die Diskussion hier in Richtung weg von PLL. Wie ich hier aber sehe in Bild 3 und 4 spielt der PLL eine zentrale Rolle und zwischen Phasenkomparator-Ausgang und AD-Wandler ist's analog und da fehlt komischerweise das "Herzstück" einer jeden PLL-Schaltung, das Loop-Tiefpassfilter, das zwecks niedrigem Jitter unbedingt zweipolig sein muss (ein spannendes Thema für sich!). Aber ich denke, der Zeichner hat es einfach vergessen, denn notwendig ist es auf jedenfall.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Jaja, aber kannst Du mir zunaechst erkläeren, wie man mit einem µC eine
» Frequenzsynthese erzeugt. Nur mal das ohne Teile der Steuerung etc.

Aus Frequenz und Tastverhältnis errechnest du die Ton und Toff Zeit. Diese programmierst du entsprechend in interne Zähler oder PWM-Register.
Je nach Takt des µP geht das in entsprechenden (kleinen) Schritten. (zur Not brauchst du halt einen 100MHz getakteten µP )
Jitter hängt von der Taktfrequenz des µP und der Programmierung ab. (höher priorisierte Interrupts versauen natürlich den Jitter).

Hochpräzise Anforderungen gibts logischerweise nicht mit einem 555er und 3 Widerständen.

Irgendwo hab ich einen Rechteckgenerator mit einem PIC bis in den MHZ Bereich auf einer bekannten Bastelseite. Kleines Display und Bedienelemente für die Frequenzeinstellung. (muss ich aber erst nachsehen) Die MHz runterteilen auf den kHz Bereich und gut is.

Mit minimalsten Elektronikkenntnissen hochpräzise Geräte hinbekommen, geht nur, wenn man eine exakt passende Bauanleitung hat.

Und in den Anforderungen des TE steht einmal:
» - Rechteck (Pulsdauer = Pausendauer)
und dann:
» - regelbares Puls/Pausen-Verhältnis.

Ich befürchte, der TE überblickt sein Projekt selbst noch nicht.

Also 7/2 (7 Tipps.. Punkt 2)

WAS soll denn im KFZ-Bereich damit gemessen / getestet / eingestellt werden?

hws

» Und in den Anforderungen des TE steht einmal:
» » - Rechteck (Pulsdauer = Pausendauer)
» und dann:
» » - regelbares Puls/Pausen-Verhältnis.
»
» Ich befürchte, der TE überblickt sein Projekt selbst noch nicht.

Wer lesen kann ist klar im Vorteil ,
dort steht "Pflicht" und "Optional" in den Überschriften der einzelnen Anforderungen.


Die Inspiration war neben dem Beitrag von "x y" auch folgender Beitrag -> http://www.elektronik-labor.de/Arduino/Rechteck.html
insbesondere das Projekt ganz unten auf dieser Seite:
1 ATTiny / 2 Taster / 1 Display -> fertig !

ich werde jetzt eine fertige Platine verwenden von hier
http://www.kfz-relais.de/html/Micro_SPS_de.htm
welche ich modifiziere.

dort ist ein TI MSP430 verbaut
http://de.wikipedia.org/wiki/TI_MSP430
welcher dann von mir mit 20MHz extern getaktet wird.
mit z.B. so einem Teil
https://www.distrelec.de/ishop/Datasheets/07450620.pdf
oder irgend ein anderes passenden teil von hier: --> http://www.iqdfrequencyproducts.com/