GW Instek AFG-2012 Funktionsgenerator - schlechte Werte

[Adrian E. (ahsd)]

Hi,

ich habe beim großen C einen Funktionsgenerator günstig als B-Ware 
gekauft. Das Gerät soll voll funktionstüchtig sein. Es handelt sich um 
einen GW Instek AFG-2012.
Nun habe ich das Gerät als erstes an mein Rigol DS1054Z angeschlossen 
und mir fällt als erstes auf, dass die Rechteck-Welle bei 12 MHz (das 
ist Maximum) nur noch ein Sinus ist.

Könnt ihr mir sagen, ob ich beim Messen etwas falsch mache, oder das 
Gerät defekt ist?

Ich habe hochwertige Videoleitung verwendet. (Mit dem 10x Tastkopf kamen 
die gleichen Ergebnisse raus)

Abgesehen von dem Problem mit der Wellenform stimmen auch die 
Amplitudenwerte überhaupt nicht. Es sind die ganze Zeit am Gerät 1Vpp 
eingestellt. Die gemessenen Werte seht ihr auch auf den Screenshots.

Wäre froh wenn ihr mir helfen könnt ;)
Adrian.

[Автомат К. (dermeckrige)]

Ich seh auf deinem Aufbau keine Terminierung (50 Ohm Abschluss)...

[... (Gast)]

Fuer Pulse und Rechtecke schalte ich meinen Pulsgenerator ein.
Bis 250 MHz Repeatrate bei 300 ps Risetime.

Du hast nur das falsche Geraet gekauft.

[Adrian E. (ahsd)]

Автомат К. schrieb:
> Ich seh auf deinem Aufbau keine Terminierung (50 Ohm Abschluss)...

Auf der Frontplatte des Signalgenerators ist erkennbar, dass der Ausgang 
mit 50 Ohm terminiert ist. Wenn ich noch eine Terminierung mithilfe 
eines Y-Stückes an der Oszi Seite anschließe (ist das korrekt so?), wird 
die Wellenform minimal eckiger.

> Fuer Pulse und Rechtecke schalte ich meinen Pulsgenerator ein.
> Bis 250 MHz Repeatrate bei 300 ps Risetime.

Ich dachte, ich könnte mit dem Gerät Mikrocontroller variabel bis 12 MHz 
takten. War das zu naiv? Müsste nicht bis 12 MHz ein Rechteck raus 
kommen, wenn der Hersteller das angibt?

[Daniel H. (Firma: keine) (commander)]

Hallo,

wahrscheinlich liege ich falsch und kriege gleich wieder einen drauf.

Aber soweit ich das sehe hast du ein Rigol Oszi mit 50 MHz Bandbreite. 
Wenn ich mich recht erinnere habe ich mal gelesen, dass man für die 
halbwegs gescheite Darstellung eines Rechtecksignals dieses mit 
mindestens dessen 10-facher Frequenz abtasten muss.

D.h. um die 12 MHz deines Funktionsgenerators darzustellen bräuchtest du 
eine Bandbreite von 120 MHz. Mit deinen 50 MHz hingegen kannst du nur 
bis 5 MHz gescheit darstellen, und von den Bildern her würde das sogar 
in etwa passen, auch wenn das Rechteck bei 5 MHz schon arg verschliffen 
aussieht.

Gruß
Daniel

Edit: Das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem (Abtastfrequenz = 2 * 
Signalfrequenz) gilt nur für bandbegrenzte Signale, Rechtecksignale sind 
dies nicht.

[Sinus T. (micha_micha)]

Das hat mit dem Abtasttheorem in diesem Fall nichts zu tun.

Aber mach mal vom Rechtecksignal eine Fourieranalyse, da hast du außer 
der Grundfrequenz (deine 15MHz) das 3-, 5-, 7- ....usw. -fache deiner 
Grundfrequenz als Frequenzanteil drin. Dein Oszi kann also noch das 
3fache (45MHz) darstellen, aber schon das 5-fache (75MHz) nur mit 
starker Dämpfung, darüber wohl nichts mehr. Daher wirst du den Rechteck 
mit deinem Rigol wohl nicht wirklichkeitsgetreu darstellen können.

Ansonsten ist der 50-Ohm-Abschluss mit deinem Y-Stück in diesem 
Frequenzbereich schon ok.

[Gunb (Gast)]

Adrian E. schrieb:
> Auf der Frontplatte des Signalgenerators ist erkennbar, dass der Ausgang
> mit 50 Ohm terminiert ist. Wenn ich noch eine Terminierung mithilfe
> eines Y-Stückes an der Oszi Seite anschließe (ist das korrekt so?), wird
> die Wellenform minimal eckiger.

Ja.

Daniel H. schrieb:
> Aber soweit ich das sehe hast du ein Rigol Oszi mit 50 MHz Bandbreite.
> Wenn ich mich recht erinnere habe ich mal gelesen, dass man für die
> halbwegs gescheite Darstellung eines Rechtecksignals dieses mit
> mindestens dessen 10-facher Frequenz abtasten muss.

Nein.

Die Bandbreite des Scopes ist für ein sauberes 12MHz-Rechteck zu 
niedrig. Die Abtastrate des Gerätes ist im Gegensatz dazu hoch genug, 
1GS/s.


Hintergrund:

Symmetrisches Rechteck mit 12 MHz.

1. Harmonische:  f=12MHz
2. Harmonische:  f=3*12MHz = 36MHz
3. Harmonische:  f=5*12MHz = 60MHz -> schon oberhalb der 3db-Bandbreite
4. Harmonische:  f=7*12MHz = 84MHz
usw.

Die Bandbreite des Scopes verhindert, dass die ersten Harmonischen 
ungedämpft durchkommen, die aber für ein halbwegs sauberes Rechteck 
erforderlich sind. Deshalb sieht das Signal mit steigender Frequenzeben 
mehr wie ein Sinus aus.

[Gunb (Gast)]

...

und noch ein Tip:

Der Generator hat zwar einen 50OHM-Ausgang, was er aber auf dem Display 
anzeigt, hängt vom anderen Ende ab, sprich:

- wenn du das Scope hochohmig betreibst, dann musst du am Generator auch 
HIGH einstellen,

- wenn du das Scope wie oben mit 50OHM abschliesst, dann must du am 
Generator im Setup auch 50OHM einstellen,

sonst zeigt er dir die Amplitude um die Hälfte zu groß auf dem Display 
des Generators an und du wunderst dich, warum die Werte nicht 
übereinstimmen.

Probier das mal mit dem 1MHz-Rechteck aus, um das zu verstehen.

[Adrian E. (ahsd)]

Danke, das waren schon sehr hilfreiche Antworten! Das Rigol hat übrigens 
die 100MHz Software Option freigeschaltet.

Ich bin jetzt nicht mehr am Bastelplatz, werde die Tipps aber nächstes 
Mal ausprobieren!

[Stefan D. (mackie05)]

Noch ein kleiner Tip: Deine Videoleitung dürfte 75 Ohm haben, das 
erklärt zwar nicht das verschliffene Signal, kann Dir aber bei höheren 
Frequenzen schon Probleme durch Reflexionen einbringen, die Dein Signal 
teilweise verformen können.

[Автомат К. (dermeckrige)]

Und noch der alles entscheidende Tipp: ;-b

Ich habe gerade mal nachgeschaut - dein FG hat lediglich eine 
(Analog)-Bandbreite von 12 MHz. D.h. den höchstmöglichen Frequenzanteil 
den er wiedergeben kann, sind eben diese...

Gunb schrieb:
> Symmetrisches Rechteck mit 12 MHz.
>
> 1. Harmonische:  f=12MHz
> 2. Harmonische:  f=3*12MHz = 36MHz
> 3. Harmonische:  f=5*12MHz = 60MHz -> schon oberhalb der 3db-Bandbreite
> 4. Harmonische:  f=7*12MHz = 84MHz
> usw.

...12 MHz 1. Harmonische Sinus ohne Oberwellen.

Du kannst bei deinem Generator zwar 12 MHz Rechteck einstellen, aber 
es ist völlig normal dass nur noch die Grundwelle (=1. Harmonische) 
herauskommt.

BTW: Ist bei anderen FGs genauso.

[AFG-2005 (Gast)]

Interessant, an meinem DS-1074 sieht mein AFG-2005 bei 5 MHz besser aus 
als dein 12 MHz Gerät...

Die Hardware dürfte bei allen AFG-20xx ja gleich sein, aber deiner ist 
halt B-Ware.

[Adrian E. (ahsd)]

AFG-2005 schrieb:
> Interessant, an meinem DS-1074 sieht mein AFG-2005 bei 5 MHz besser aus
> als dein 12 MHz Gerät...
>
> Die Hardware dürfte bei allen AFG-20xx ja gleich sein, aber deiner ist
> halt B-Ware.

Vielen Dank, darauf wollte ich hinaus! Hat MEIN Gerät wohlmöglich doch 
einen Defekt, oder ist das das natürliche Limit dieses Modells..? Ich 
bin schon am überlegen, ob es irgendeine Möglichkeit gibt, das Ding in 
Hamburg mal an ein Oszi mit höherer Bandbreite anzuschließen.

[Gunb (Gast)]

Автомат К. schrieb:
> Gunb schrieb:
>> Symmetrisches Rechteck mit 12 MHz.
>>
>> 1. Harmonische:  f=12MHz
>> 2. Harmonische:  f=3*12MHz = 36MHz
>> 3. Harmonische:  f=5*12MHz = 60MHz -> schon oberhalb der 3db-Bandbreite
>> 4. Harmonische:  f=7*12MHz = 84MHz
>> usw.
>
> ...12 MHz 1. Harmonische Sinus ohne Oberwellen.
>
> Du kannst bei deinem Generator zwar 12 MHz Rechteck einstellen, aber
> es ist völlig normal dass nur noch die Grundwelle (=1. Harmonische)
> herauskommt.
>
> BTW: Ist bei anderen FGs genauso.

Ja, genau das habe ich mir auch gedacht. Denn wenn das Scope nach 
Änderung 100MHz Bandbreite macht, dann sollte das Signal schon 
rechteckiger aussehen, als es auf den Screenshots oben der Fall ist.

Gruß
Gunb

[MiWi (Gast)]

Adrian E. schrieb:

>
> Ich dachte, ich könnte mit dem Gerät Mikrocontroller variabel bis 12 MHz
> takten. War das zu naiv? Müsste nicht bis 12 MHz ein Rechteck raus
> kommen, wenn der Hersteller das angibt?

kannst Du ja trotzdem machen. Denn der Quarz eines uC schwingt auch 
"nur" mit Sinus herum, Mußt halt nur aufpassen, daß du den CLK-Eingang 
Deines uCs nicht überfährst, wenn er auf Quarzmodus eingestellt ist.

Und im schlimmsten Fall setzt Du zwischen dem FG und dem uC einen 
Inverter mit Schmitt-Trigger-Eingang, der den Sinus vom FG in einen 
Rechteck für den uC umwandelt.

Also - paßt schon, Deinen Versuchen steht nix mehr im Weg....

Grüße

MiWi

[Gunb (Gast)]

Adrian E. schrieb:
> Vielen Dank, darauf wollte ich hinaus! Hat MEIN Gerät wohlmöglich doch
> einen Defekt, oder ist das das natürliche Limit dieses Modells..? Ich
> bin schon am überlegen, ob es irgendeine Möglichkeit gibt, das Ding in
> Hamburg mal an ein Oszi mit höherer Bandbreite anzuschließen.

Nein, das hat der Kollege  Автомат Калашникова dir doch in seinem 
vorhergehenden Beitrag beschrieben.

Du arbeitest mit deinem Generator an der Obergrenze seiner 
Spezifikation. Das Maximum ist f=12MHz.

- Bei Signalform SINUS ist das dann eben ein f=12MHz Sinus,

- bei Signalform Rechteck dann mehr oder weniger auch, weil die 
Oberwellen eben wie oben beschrieben außerhalb der Frequenzen liegen, 
die dein Generator kann. Da kommt dann eben kein Rechteck mehr heraus, 
sondern das, was du oben schon festgestellt hast.

Andere Hersteller gehen deshalb hin, und begrenzen die Signalform 
Rechteck weit unter die Frequenz, die der Generator beim Sinus maximal 
liefert. So kann der Generator dann noch ein paar Oberwellen erzeugen. 
Deiner ist halt bis obenhin unbegrenzt. Ist halt eine Frage des 
Firmwaredesigns, was man dem Anwender bietet.

Denke, mit deinem Generator ist alles OK.

[Adrian E. (ahsd)]

MiWi schrieb:
> Und im schlimmsten Fall setzt Du zwischen dem FG und dem uC einen
> Inverter mit Schmitt-Trigger-Eingang, der den Sinus vom FG in einen
> Rechteck für den uC umwandelt.
>
> Also - paßt schon, Deinen Versuchen steht nix mehr im Weg....

Alles klar, danke für den Hinweis!

Gunb schrieb:
> Denke, mit deinem Generator ist alles OK.

Super, sehr schön dass wir das Phänomen hier so genau aufklären konnten.
Ich werde das Gerät dann behalten. Ich muss nämlich sagen, die Bedienung 
und Anzeige ist sehr übersichtlich.

Stefan D. schrieb:
> Noch ein kleiner Tip: Deine Videoleitung dürfte 75 Ohm haben, das
> erklärt zwar nicht das verschliffene Signal, kann Dir aber bei höheren
> Frequenzen schon Probleme durch Reflexionen einbringen, die Dein Signal
> teilweise verformen können.

Noch eine Frage dazu: Welche Art von Coax-Kabel wäre denn für diese 
Anwendung korrekt? Oder muss ich bei 12 MHz eigentlich schon den 
Tastkopf verwenden?

[Old P. (Gast)]

Adrian E. schrieb:
>
> Noch eine Frage dazu: Welche Art von Coax-Kabel wäre denn für diese
> Anwendung korrekt? Oder muss ich bei 12 MHz eigentlich schon den
> Tastkopf verwenden?

Ein 50 Ohm-Kabel mit je einem BNC-Stecker.
Der Tastkopf wird immer für Fälle verwendet, in denen das zu testende 
Gerät keine Buchse hat. Was hast Du stattdessen genommen, Klingeldraht?

Old-Papa

[Adrian E. (ahsd)]

Old P. schrieb:
> Was hast Du stattdessen genommen, Klingeldraht?

ich habe 75 Ohm Videoleitung genommen

[Old P. (Gast)]

Adrian E. schrieb:
> Old P. schrieb:
>> Was hast Du stattdessen genommen, Klingeldraht?
>
> ich habe 75 Ohm Videoleitung genommen

Geht zur Not auch. Wenns aber ans "irgendwo in der Schaltung abtasten" 
geht, dann geht nur ein Tastkopf (oder in seltenen Fällen Einlötleitung)

Old-Papa

[Adrian E. (ahsd)]

Nur der Vollständigkeit halber, hier noch mal ein kleiner Nachtrag:
Wenn der Sync-Out des GW Instek AFG-2012 auf beiden Seiten korrekt mit 
50 Ohm terminiert ist, sieht die Wellenform schon nicht mehr ganz so 
schlimm aus.

Rot:   200 cm unbekanntes schwarzes Coax
Blau:   50 cm 75 Ohm Videoleitung
Grün:   80 cm 75 Ohm Videoleitung

Das zeigt, dass das Rigol DS1054Z (100MHz Software Option) das 12MHz 
Rechteck problemlos darstellen kann.

Nur der Main-Out hat halt seine Begrenzungen und macht bei der Frequenz 
nur noch Sinus, wie ja weiter oben sehr gut erklärt wurde.

[Old P. (Gast)]

Adrian E. schrieb:
>
> Das zeigt, dass das Rigol DS1054Z (100MHz Software Option) das 12MHz
> Rechteck problemlos darstellen kann.
>
> Nur der Main-Out hat halt seine Begrenzungen und macht bei der Frequenz
> nur noch Sinus, wie ja weiter oben sehr gut erklärt wurde.

So ist das bei diesen preiswerten FG meistens. Es ist schon nicht 
trivial einen hochlinearen Leistungs-Breitbandverstärker von fast DC bis 
12 MHz zu basteln. Wenn dieser dann noch Rechteck ausgeben soll, müsste 
er um viele Größenordnungen höher gehen.

Old-Papa