AD9850 #2 – China-Modul ausgewertet

Nachdem ich inzwischen im Besitz eines anständigen Oszilloskopes bin, setze ich die Untersuchung des AD9850 DDS-Modules fort.

Zunächst muss ich meine Aussage, dass das Modul bis 20 MHz gut geeignet wäre, etwas revidieren. Inzwischen bin ich der Auffassung, dass das Modul höchstens bis 1 MHz einsetzbar ist. Warum, möchte ich euch hier zeigen. Dazu habe ich etliche Screenshots hochgeladen.

100 kHz

Gemessen wurde an den offenen Ausgängen des Modules selbst, die Spannungsversorgung des Modules übernimmt ein (gut abgeblockter) LM7805 auf der gleichen Platine. Die Ansteuerung des AD9850 erfolgt wie gehabt von einem ATmega16 aus. Der Trimmer für das Tastverhältnis des Rechtecksignales wurde möglichst genau auf 50 % eingestellt. Das Messgerät ist ein Rigol Oszilloskop mit 100 MHz Bandbreite und einem 150 MHz 10:1 Tastkopf.

Signal am gefiltertem Sinus-Ausgang „Z_OUT“, jeweils als Sample und als Hüllkurve

Sinus 100 kHz (Hüllkurve)

Sinus 100 kHz (Hüllkurve)

Der Sinus bei 100 kHz geht noch in Ordnung, schwankt aber bereits in der Amplitude.

Sinus 1 MHz

Sinus 1 MHz

Sinus 1 MHz (Hüllkurve)

Sinus 1 MHz (Hüllkurve)

Bei 1 MHz ist der Sinus bereits messbar verrauscht, was meiner Meinung nach auf ein Problem mit dem Filter zurückzuführen ist.

Sinus 5 MHz

Sinus 5 MHz

Sinus 20 MHz

Sinus 20 MHz

Sinus 20 MHz (Hüllkurve)

Sinus 20 MHz (Hüllkurve)

Das Rauschen tritt bei steigender Frequenz immer mehr in den Vordergrund, bei gleichzeitigem Abfall der Amplitude.

Sinus 25 MHz

Sinus 25 MHz

Bei 25 MHz sieht der Sinus etwas eckig aus, das gibt sich aber bei etwas höherer oder niedriger Frequenz sofort wieder.

Sinus 30 MHz

Sinus 30 MHz

Sinus 40 MHz

Sinus 40 MHz

Sinus 40 MHz (Hüllkurve)

Sinus 40 MHz (Hüllkurve)

Bei 40 MHz beträgt die Amplitude nur noch ca. 1/4 des Ursprungswertes und das Signal ist von einem sauberen Sinus weit entfernt. Da das Rechtecksignal durch einen Komparator aus dem Sinussignal gewonnen wird, sind Jitter die logische Folge.

Rechteck 40 MHz - mit Hüllkurve

Rechteck 40 MHz – mit Hüllkurve

Rechteck 20 MHz

Rechteck 20 MHz

Rechteck 10 MHz

Rechteck 10 MHz

Rechteck 1 MHz

Rechteck 1 MHz

Bei 1 MHz sieht das Rechtecksignal auf den ersten Blick zwar ganz gut aus, aber die Anzeige des Frequenzzählers liegt nicht ohne Grund etwas daneben.

positive Flanke (1 MHz Rechteck)

positive Flanke (1 MHz Rechteck)

Noch schlimmer sieht die Flanke des Rechtecksignals bei 100 kHz aus.

Rechteck 100 kHz

Rechteck 100 kHz

positive Flanke (100 kHz Rechteck)

positive Flanke (100 kHz Rechteck)

Interessanterweise sind nur ca. 50 % – 75 % aller positiven Flanken doppelt. Offensichtlich schaltet der Komparator mehrfach pro Flanke, was nur mit einem starken Rauschen an einem (oder beiden) Eingängen zu erklären ist. Allerdings sieht der Sinus bei 100 kHz nicht so schlecht aus. Die Ursache ist die „Gleichspannung“ am negativen Eingang „VINN“, hier ist ein Rauschen bis zu 100 mV (Spitze-Spitze) messbar.


Zusammenfassend kann man sagen, dass das AD9850 – Modul Typ #1 als Sinusgenerator bis ca. 1 MHz einsetzbar ist und man von dem Rechtecksignal besser die Finger lassen sollte.

Aber warum ist das Modul so bescheiden? Der AD9850 von Analog Devices ist es sicher nicht!

Zunächst ist das Layout des Modules eher suboptimal. Im Datenblatt des Chipherstellers ist von einer 4-Layer Platine die Rede mit innen liegenden Masse und 5V-Layer, sowie strikter Trennung von digitalen und analogen Signalen. Der Ausgang des Komparators, also das Rechtecksignal, ist wohl eher zu den digitalen Signalen zu zählen.

Wenn man sich das (2-lagige) Layout des Modules ansieht, scheint man diese Weisungen nicht nur ignoriert, sondern ins Gegenteil gekehrt zu haben. Nahezu sämtliche Datenleitungen verlaufen unterhalb des Filters, die hochfrequenten Signale teilweise quer über die ganze Platine und zwischen den Abblockkondensatoren und den Betriebsspannungspins des AD9850 sind Durchkontaktierungen vorhanden. Von einem einigermaßen durchgehenden Masselayer, oder parallelem Verlauf von „I_OUT“ und „I_OUTB“ ist nichts zu erkennen. Ich würde mal sagen, da hat jemand einfach die Bauteile „schön“ platziert und den Autorouter machen lassen…

 

Der Filter ist ebenfalls zu hoch abgestimmt. Laut Datenblatt sollte die Grenzfrequenz knapp über 40 MHz liegen, damit die auftretenden Spiegelfrequenzen ab 85 MHz bereits stark gedämpft werden. Vermutlich weicht der tatsächliche Frequenzgang des Filters auf Grund des Layouts erheblich ab.

Ein schlechter Deal ist das Modul aber trotzdem nicht unbedingt. Ich werde den AD9850 und den Oszillator mit Heißluft auslöten und auf einem eigenen Layout mit Verstärker einsetzen. Beide Bauteile sind privat einzeln nur schwer zu beziehen. 4-lagig wird mein Layout aus Kostengründen allerdings auch nicht , so dass man auf das Ergebnis gespannt sein darf.

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