JDS6600_Sweeper

1.0.0 Allgemeines

1.1.0 Was das Gerät macht

Das Gerät dient als Zusatz für einen JDS6600-DDS-Funktionsgenerator zur Erzeugung eines Signals beim Beginn eines Durchlaufs der "Sweep"-Funktion des Generators. Zusätzlich beginnt ein durch das Zusatzgerät ausgelöster Sweep-Durchlauf des Generators, auch bei wiederholten Durchläufen, stets bei der am Generator eingestellten Start-Frequenz. Wird das durch das Zusatzgerät erzeugte Signal zur Triggerung der Zeitbasis eines angeschlossenen Oszilloskops verwendet, wird beispielsweise die Darstellung der Durchlasskurve eines Filters oder der Resonanzkurve eines LC-Kreises und deren Vermessung (Amplitude, Frequenz) auf dem Oszilloskop ermöglicht.

Die Zeitbasen des Zusatzgeräts und des Generators lassen sich für ein noch präziseres Timing der Abläufe bei der Erzeugung des Triggersignals und sich wiederholender Sweep-Durchläufe miteinander koppeln, der Generatorausgang kann wahlweise automatisch beim Beenden eines Sweep-Durchlaufs deaktiviert werden und es kann nach einer einstellbaren Anzahl von Sweep-Durchläufen, jeweils mit Erzeugung eines eigenem Triggersignals beim Start, automatisch in den "Stop"-Status zurückgekehrt werden.

1.2.0 Was das Gerät nicht kann

Es macht aus dem sehr kostengünstigen Generator kein hochwertiges Gerät mit einer präzisen Sweep-Funktion ! Es kann einige Defizite der Software des Generators ausgleichen, bietet ein Workaround um die Tatsache, dass der Generator kein Trigger-Signal beim Beginn eines Sweep-Vorgangs erzeugen kann und darauf aufbauend einige "Komfort-Funktionen", wie das automatische Wiederholen von Sweeps mit definierter Start-Frequenz oder die Begrenzung dieser Wiederholungen auf eine vom Nutzer eingestellte Anzahl. Nach etlichen Stunden des Experimentierens stelle ich für mich ernüchtert fest, dass die in der Firmware des Generators realisierte Sweep-Funktion grundsätzlich eher mittelmäßig funktioniert. Dennoch erweist sie sich im Zusammenspiel mit dem Zusatzgerät als gut brauchbar in Anwendungsfällen, wo sie nicht allzu hohen Ansprüchen genügen muss : z.B. zur zunächst eher groben Ermittlung einer unbekannten Resonanzfrequenz, die dann durch manuelle Einstellung des Generators genauer untersucht werden kann.

2.0.0 Betriebsarten

2.1.0 Betriebsart "Manual"

Durch Betätigung der "Start/Stop"-Taste am Zusatzgerät kann ein Sweep-Vorgang manuell gestartet und gestoppt werden. Einmal gestartet, läuft der Vorgang ausschließlich durch den Generator gesteuert autonom weiter. Es wird einmalig das Trigger-Signal gesetzt und erst beim manuellen Stop durch erneute Betätigung der "Start/Stop"-Taste am Zusatzgerät zurückgesetzt.

2.2.0 Betriebsart "Automatic"

Durch Betätigung der "Start/Stop"-Taste am Zusatzgerät wird ein Sweep-Vorgang gestartet, es wird synchron mit dessen Start das Trigger-Signal gesetzt und nach Ablauf der am Generator eingestellten Sweep-Zeit automatisch bei gleichzeitigem Rücksetzen des Trigger-Signals gestoppt. Ein laufender Sweep-Vorgang kann durch Betätigung der "Start/Stop"-Taste am Zusatzgerät sofort abgebrochen werden.

2.3.0 Betriebsart "Repeat"

Entspricht im wesentlichen der "Automatic"-Betriebsart, jedoch wird nach Beenden eines Sweep-Vorgangs automatisch ein neuer Sweep mit erneutem Setzen des Trigger-Signals gestartet. Eine einmalige Betätigung der "Start/Stop"-Taste versetzt das Zusatzgerät in einen "StopRequest"-Status, d.h. der automatische Ablauf wird nach Ende des gerade laufenden Sweep-Vorgangs gestoppt. Wird in diesem "StopRequest"-Status die "Start/Stop"-Taste erneut betätigt, stoppt der laufende Sweep-Vorgang und der automatische Ablauf sofort und das Zusatzgerät wechselt in den "Stop"-Status.

3.0.0 Bedien-/Anzeigeelemente

3.1.0 Trigger

3.1.1 LED "Trigger"

Leuchtet, wenn der Trigger-Ausgang aktiviert ist. Je nach am Zusatzgerät gewählter Polarität des Triggersignals, bedeutet dies Low- oder High-Potential am Trigger-Ausgang.

3.1.2 Schalter "Trigger-Polarity"

In der auf die symbolisierte steigende Flanke weisenden, linken Schalterstellung ist die Ruhelage des Trigger-Ausgangs auf Low-Potential, beim Beginn eines Sweep-Durchlaufs wechselt er auf High-Potential. In der auf die symbolisierte fallende Flanke weisenden, rechten Schalterstellung ist die Ruhelage des Trigger-Ausgangs auf High-Potential und wechselt zu Low-Potential, sobald durch das Zusatzgerät ein Durchlauf eines Sweep-Vorgangs des Generators ausgelöst wird. Nach Ablauf der am Generator eingestellten Sweep-Zeit kehrt der Trigger-Ausgang in seine Ruhelage zurück.

3.1.3 Buchse "Trigger"

Hier wird das vom Gerät erzeugte Signal bereitgestellt, beispielsweise zur Triggerung der Zeitbasis eines Oszilloskops. Die Impedanz des den Ausgang treibenden ICs ist durch einen als Überlastschutz dienenden Serienwiderstand um 470 Ohm erhöht, weitere Daten sind dem Datenblatt des Ausgangstreibers (74HCT04) zu entnehmen.

3.2.0 Mode

3.2.1 LED "Manual"

Zeigt an, dass das Gerät in der "Manual"-Betriebsart arbeitet.

Wenn durch den Schalter "RepCtr"-"Set/Disp." die Anzeige des "Repetition-Counter"s aktiv ist (LED "RepCtr" leuchtet), so wird hier das höchstwertige Bit des Inhalts des "Repetition-Counter"s mit der dezimalen Wertigkeit 8 angezeigt.

3.2.2 LED "Automatic"

Zeigt an, dass das Gerät in der "Automatic"-Betriebsart arbeitet.

Wenn durch den Schalter "RepCtr"-"Set/Disp." die Anzeige des "Repetition-Counter"s aktiv ist (LED "RepCtr" leuchtet), so wird hier ein Bit des Inhalts des "Repetition-Counter"s mit der dezimalen Wertigkeit 4 angezeigt.

3.2.3 LED "Repeat"

Zeigt an, dass das Gerät in der "Repeat"-Betriebsart arbeitet.

Wenn durch den Schalter "RepCtr"-"Set/Disp." die Anzeige des "Repetition-Counter"s aktiv ist (LED "RepCtr" leuchtet), so wird hier ein Bit des Inhalts des "Repetition-Counter"s mit der dezimalen Wertigkeit 2 angezeigt.

3.2.4 Schalter "Mode"

Wählt in der linken Stellung die "Manual"-Betriebsart, in der mittleren Stellung die "Automatic"-Betriebsart und in der rechten Stellung die "Repeat"-Betriebsart.

Wird die Schalterstellung geändert, während sich das Gerät im "Run"-Status (LED "Run" leuchtet) befindet, ändert sich die aktive Betriebsart nicht sofort, sondern beim erst beim Eintritt in den Gerätestatus "Stop" (LED "Stop" leuchtet). Die vom Gerät tatsächlich aktuell genutzte Betriebsart wird also stets durch die zugehörigen Status-LEDs ("Manual", "Automatic", "Repeat") angezeigt.

3.3.0 SigOff (Signal Off At Stop)

3.3.1 LED "SigOff"

Leuchtet, wenn die SigOff-Funktion durch den zugehörigen Schalter ausgewählt wurde und vom Gerät als Konfiguration für den aktuellen oder nächsten Sweep-Durchlauf angewendet wird.

Wenn durch den Schalter "RepCtr"-"Set/Disp." die Anzeige des "Repetition-Counter"s aktiv ist (LED "RepCtr" leuchtet), so wird hier das niederwertigste Bit des Inhalts des "Repetition-Counter"s mit der dezimalen Wertigkeit 1 angezeigt.

3.3.2 Schalter "SigOff"

Aktiviert die SigOff-Funktion für den aktuellen oder nächsten Sweep-Durchlauf. Durch Aktivierung dieser Funktion wird die Signalausgabe auf dem ersten Kanal des Generators gestoppt, sobald ein Sweep-Durchlauf durch das Zusatzgerät in einer der drei Betriebsarten beendet wird. Der erste Kanal des Generators wird dafür nicht (!) abgeschaltet / getrennt, sondern es wird eine Ausgabefrequenz von 0Hz programmiert. In jedem Fall ist so zum Beispiel auf einem Oszilloskop eine Unterbrechung des Signals sichtbar oder zu untersuchende, angeregte Schwingkreise können abklingen.

3.4.0 RepCtr (Repetition Counter)

3.4.1 LED "RepCtr"

Leuchtet, wenn die "RepCtr"-"Set/Disp."-Funktion durch den zugehörigen Schalter ausgewählt wurde und vom Gerät als Konfiguration für den aktuellen oder nächsten Sweep-Durchlauf angewendet wird. Die LEDs "Manual", "Automatic", "Repeat" und "SigOff" zeigen den aktuellen Inhalt des "Repetition Counter"s in binärer Darstellung, wenn die "RepCtr"-"Set/Disp."-Funktion aktiv ist.

Blinkt, wenn in der "Repeat"-Betriebsart die "RepCtr"-"Set/Disp."-Funktion nicht durch den zugehörigen Schalter ausgewählt wurde, aber der "Repetition-Counter" einen Wert größer als 0 enthält, also in der "Repeat"-Betriebsart die Anzahl der Wiederholungen durch den "Repetition Counter" begrenzt wird.

3.4.2 Schalter "RepCtr"-"Set/Disp." (Repetition Counter - Set/Display)

Aktiviert die "RepCtr"-"Set/Disp."-Funktion. Ist der Gerätestatus "Run" aktiv (LED "Run" leuchtet), zeigen die LEDs "Manual", "Automatic", "Repeat" und "SigOff" den aktuellen Inhalt des "Repetition Counter"s in binärer Darstellung. In der Betriebsart "Repeat" wechselt das Gerät beim Erreichen des Wertes 0 im "Repetition Counter" automatisch vom "Run"- (LED "Run" leuchtet) in den "Stop"-Status (LED "Stop" leuchtet). Die Anzahl der Sweep-Durchläufe wird also auf den Startwert des "Repetition-Counter"s (RepCtr) begrenzt.

Ist der Gerätestatus "Stop" aktiv, kann der dann auf den LEDs "Manual", "Automatic", "Repeat" und "SigOff" angezeigte Startwert des "Repetition Counter"s mit Hilfe des Tasters "RepCtr"-"Incr." geändert werden.

3.4.3 Taster "RepCtr"-"Incr." (Repetition Counter - Increment)

Ist der Gerätestatus "Stop" aktiv (LED "Stop" leuchtet) und die "RepCtr"-"Set/Disp."-Funktion durch den zugehörigen Schalter aktiv, so zeigen die LEDs "Manual","Automatic", "Repeat" und "SigOff" den aktuellen Startwert des "Repetition Counter"s in binärer Darstellung. Durch Betätigen des "RepCtr"-"Incr."-Tasters kann jetzt der Startwert jeweils um 2 erhöht werden.

Sobald der Wert dezimal 14 (binär 1110 : LED "Manual"=An; LED "Automatic"=An; LED "Repeat"=An; LED "SigOff"=Aus) erreicht ist, wird er bei der nächsten Betätigung des "RepCtr"-"Incr."-Tasters wieder auf 0 zurückgesetzt. Ist der Wert auf 0 gesetzt, ist keine Begrenzung der Wiederholungsanzahl in der "Repeat"-Betriebsart aktiv.

3.5.0 SyncTB (Synchronize Timebase)

3.5.1 LED "SyncTB"

Leuchtet, wenn die "SyncTB"-Funktion durch den zugehörigen Schalter ausgewählt wurde und vom Gerät als Konfiguration für den aktuellen oder nächsten Sweep-Durchlauf angewendet wird.

3.5.2 Schalter "SyncTB"

Aktiviert die "SyncTB"-Funktion für den aktuellen oder nächsten Sweep-Durchlauf. Ist diese Funktion aktiv, wird die Zeitbasis des Zusatzgeräts mit der Zeitbasis des Generators gekoppelt, indem der zweite Kanal des Generators auf eine dafür geeignete Frequenz und Signalform eingestellt wird und das so erzeugte Signal zur Steuerung der Abläufe im Zusatzgerät (Triggerstart-/-stop-Zeitpunkt etc.) herangezogen wird.

3.6.0 Stop, Run, Start/Stop

3.6.1 LED "Stop"

Leuchtet in allen Betriebsarten im Gerätestatus "Stop" ständig.

Blinkt in der Betriebsart "Repeat" im Gerätestatus "StopRequest".

3.6.2 LED "Run"

Leuchtet in der Betriebsart "Manual" im Gerätestatus "Run" ständig.

Blinkt in den Betriebsarten "Automatic" und "Repeat" in den Gerätestatus "Run" und "StopRequest".

3.6.3 Taster "Start/Stop"

Dient zum Wechsel des Gerätestatus ("Stop", "Run", "StopRequest").

Bei einer Betätigung im Gerätestatus "Stop" startet das Gerät einen Sweep-Durchlauf mit der aktuell eingestellten Konfiguration. In der Betriebsart "Manual" leuchtet im Gerätestatus "Run" die LED "Run" ständig, in den Betriebsarten "Automatic" und "Repeat" blinkt die LED "Run".

Bei einer Betätigung im Gerätestatus "Run" in der Betriebsart "Manual" stoppt das Gerät den Generator, deaktiviert den Triggerausgang und wechselt zum Gerätestatus "Stop" (LED "Stop" leuchtet).

Bei einer Betätigung im Gerätestatus "Run" in der Betriebsart "Automatic" stoppt das Gerät den Generator, deaktiviert den Triggerausgang und wechselt zum Gerätestatus "Stop" (LED "Stop" leuchtet).

Bei einer Betätigung im Gerätestatus "Run" in der Betriebsart "Repeat" wechselt das Gerät zum Status "StopRequest" (LED "Stop" blinkt).

Bei einer weiteren Betätigung im Gerätestatus "StopRequest" in der Betriebsart "Repeat" stoppt das Gerät den Generator, deaktiviert den Triggerausgang und wechselt zum Gerätestatus "Stop" (LED "Stop" leuchtet).

4.0.0 Bedienung - Kurzanleitung

1. Gewünschte Signalart, -amplitude etc. am JDS6600 für den ersten Kanal des Generators einstellen. Wird die "SyncTB"-Funktion des Zusatzgeräts nicht genutzt, kann der zweite Kanal des Generators frei genutzt werden, andernfalls wird der zweite Kanal vom Zusatzgerät zur Synchronisierung herangezogen.
2. Sweep-Start- / Ende-Frequenz, Sweep-Zeit, Sweep-Richtung ("Steigung", "Abfall", "Stg. & Abf.") im "Modulationsmodus"-Menü (Taste "MOD") am JDS6600 einstellen.
3. Zeitbasis am Oszilloskop für eine bildschirmfüllende Darstellung auf 1/10 (bei 10 Teilungen auf der X-Achse des Oszilloskops) der am JDS6600 eingestellte Sweep-Zeit einstellen (z.B.: Teilungen auf der X-Achse = 10; Sweep-Zeit = 10,0s; Zeitbasis = 1s/div).
4. Gewünschte Konfiguration ("TriggerPolarity", "Mode", "SyncTB", "SigOff", "RepCtr") am Zusatzgerät einstellen.
5. Sweep-Vorgang durch Betätigung des "Start/Stop"-Tasters am Zusatzgerät starten.

5.0.0 Anhang

5.1.0 Anwendung mit einem Oszilloskop

5.1.1 Programmierung einer Verzögerung zwischen Sweeps

Beim Betrieb mit einem Oszilloskop kann es sein, dass bei der automatischen Wiederholung von Sweep-Vorgängen in der Betriebsart "Repeat" die Zeitbasis des Oszilloskops nur bei jedem zweiten Sweep erfolgreich getriggert wird, da sie zur Herstellung der Bereitschaft zur erneuten Triggerung mehr Zeit benötigt als zwischen zwei Sweep-Vorgängen zur Verfügung steht. Um in diesen Fällen eine korrekte Triggerung bei jedem Sweep-Vorgang zu erreichen, bietet das Zusatzgerät die Möglichkeit der Programmierung einer zusätzlichen Verzögerung.

Der zeitliche Ablauf ist dann wie folgt :

1. Das Triggersignal wird beim Start des Sweeps gesetzt
2. Der Sweep-Vorgang wird nach der eingestellten Sweep-Zeit gestoppt und das Triggersignal zurückgesetzt
3. Die zusätzliche Verzögerungszeit läuft ab
4. Erneuter Beginn bei 1.

In den Programmiermodus wird gewechselt, wenn beim Einschalten des Zusatzgeräts der "Start/Stop"-Taster gedrückt gehalten wird. Der erfolgreiche Wechsel in den Programmiermodus wird durch gleichzeitiges Leuchten der "RepCtr"-, "SyncTB"-, "Stop"- und "Run"-LED signalisiert. Auf den "Manual"-, "Automatic"-, "Repeat"- und "SigOff"-LEDs wird analog zur Anzeige des "Repetition Counter"s der aktuelle Wert der zusätzlichen Verzögerungszeit in 100ms-Schritten ausgegeben. Jede Betätigung des "RepCtr"-"Incr."-Tasters erhöht diesen Wert zwischen 0 (binär 0000) und dezimal 10 (binär 1010), so dass sich Verzögerungszeiten bis zu 1,0 Sekunden einstellen lassen. Der so gewählte Wert wird bei einer Betätigung des "Start/Stop"-Tasters im Mikrocontroller gespeichert und das Zusatzgerät wechselt in den normalen Betrieb.

5.1.2 Einstellung der Zeitbasis zur bildschirmfüllenden Darstellung eines Sweeps

N : Anzahl der Unterteilungen auf der X-Achse
TSweep : Sweep-Zeit in Sekunden

5.1.3 Ermittlung der Frequenz einer Position auf der Zeit-Achse

fStart : Start-Frequenz des Sweeps in Hertz
fEnde : End-Frequenz des Sweeps in Hertz
TSweep : Sweep-Zeit in Sekunden
Xpos : Position auf der Zeit- bzw. X-Achse in Sekunden
f : Frequenz an der angegebenen Position

5.1.4 Ermittlung der Frequenzdifferenz aus zwei Positionen auf der Zeit-Achse

fStart : Start-Frequenz des Sweeps in Hertz
fEnde : End-Frequenz des Sweeps in Hertz
TSweep : Sweep-Zeit in Sekunden
Xpos1 : Position des ersten Zeitpunkts auf der X-Achse in Sekunden
Xpos2 : Position des zweiten Zeitpunkts auf der X-Achse in Sekunden
delta f : Frequenzdifferenz zwischen Xpos1 und Xpos2 in Hertz

Für Xpos2 > Xpos1 :

5.2.0 Anzeige der Anzahl der Wiederholungen (Betriebsart "Repeat")

Zur Anzeige oder Einstellung muss der Schalter "RepCtr"-"Set/Disp." aktiviert sein (LED "RepCtr" leuchtet).

Jede Betätigung des "RepCtr"-"Incr."-Tasters erhöht den RepCtr-Startwert um 2. Wird der maximale Wert von 14 überschritten, wird der RepCtr-Startwert wieder auf 0 gesetzt.

Bei einem RepCtr-Startwert von 0 erfolgt keine Begrenzung der Wiederholungsanzahl, d.h. der "Repetition Counter" ist deaktiviert.

5.3.0 Stückliste / Layout / Schaltplan

JDS6600_Sweeper Stückliste

JDS6600_Sweeper Layout

JDS6600_Sweeper Schaltplan