Revisión: Generador de funciones FG-100 DDS

No tengo un generador de señales, o más específicamente no tengo un generador de señales de baja frecuencia o un generador funcional. Últimamente este hecho ha chocado con mi inocente placer de comprar cosas baratas de calidad a veces dudosa. Una búsqueda rápida en su sitio web de comercio electrónico favorito y un proveedor de dispositivos de Internet controlados por voz crearon una función DDS de baja frecuencia FG-100 de 1Hz a 500kHz por solo £ 15 ($ 21), ¿cuál no fue agradable? Estaba vendido, así que ordené y esperé ansiosamente la llegada del instrumento.

El generador de funciones que falta es un hueco en el conjunto de comprobadores electrónicos de mi banco, y es posible que no sea un dispositivo tan común como podría serlo. Mis necesidades de radiofrecuencia son atendidas por un respetable generador de señal frontal de los años 60, afortunado hace años en la trastienda de la sala de lectura de Stewart, pero en la parte inferior del espectro mis habilidades son escasas. Entonces, ¿por qué necesito otra herramienta de banco?

Vale la pena explicar qué son estos dispositivos y cuáles deberían ser sus capacidades. En términos simples, crean varias formas de onda a una frecuencia y amplitud definidas por su usuario. Generalmente, algo que se describe como un generador de señales solo producirá una forma de onda, como una onda sinusoidal o cuadrada, mientras que un generador funcional producirá varias ondas, como una sinusoidal, una cuadrada y un diente de sierra. Los generadores de funciones más logrados también permitirán la producción de formas de onda arbitrarias definidas por el usuario. Es importante que estos instrumentos tengan algún nivel de calibración tanto en términos de su frecuencia como del alcance de su salida. Es normal que la salida varíe desde una pequeña fracción de voltios hasta varios voltios. ¿Cómo cumpliría el FG-100 estos requisitos? A raíz de mi revisión de esta oferta curiosamente barata.

Ruidoso como el pecado

El paquete llegó correctamente y dentro estaba la unidad sin fuente de alimentación ni instrucciones. Está bien presentado en una caja de ABS un poco más grande que una cartulina con un panel frontal personalizado para los botones, LCD, salida BNC, además de un asa para el tamaño de la derecha. A la izquierda hay un conector de alimentación para suministrar los 5 voltios necesarios. Prácticamente, el conector tiene el mismo tamaño y polaridad que el que se usa en los teléfonos Nokia más antiguos de 5 voltios, por lo que buscar a través de la verruga de la pared dio un adaptador adecuado. Esperaría el omnipresente micro-USB en 2018, o al menos un cable de USB a alimentación, pero desafortunadamente no había nadie presente.

Algunos transitorios se muestran en el seno de 1 kHz.

Después de iniciar, la pantalla se iluminó con "Wave: Sinus" y "Freq: 100000", y un cursor parpadeante en la pantalla de frecuencia. Hay dos modos en la interfaz, uno en el que se puede configurar la forma de onda y otro en el que se bloquean mientras el generador está en funcionamiento. Hay un botón "Ejecutar / Detener" para alternar entre los dos y habilitar la salida, un botón "Modo" para elegir entre formas de onda sinusoidal, cuadrada, triangular, diente de sierra y diente de sierra inverso, y una interfaz de tres botones algo incómoda para elegir una frecuencia . También hay un filtro intercambiable y una instalación de compensación de CC intercambiable. Desafortunadamente, no tiene la capacidad de recordar la última configuración utilizada, por lo que siempre comenzará con 100 kHz.

La evaluación de un generador de señales es un ejercicio que se realiza principalmente con un osciloscopio, ya que la amplitud moderna también contiene las funciones de un contador de frecuencia y, con su capacidad FFT, un analizador de espectro rudimentario. El FG-100 estaba vinculado al confiable Rigol, y vale la pena señalar que se usaron varias resistencias terminales diferentes en estas pruebas y fueron un poco diferentes en sus resultados.

Este es un generador de baja frecuencia, por lo que durante la primera activación se configuró en 1 kHz. Hubo algunos transitorios visibles en las formas de onda, sea cual sea el tipo elegido. La amplitud varió de 0 a 24 voltios pico a pico, y si la función de compensación de CC estaba habilitada, la forma de onda podría cambiarse de aproximadamente -10 V a + 10 V. No hay ajuste de ningún tipo ni en la compensación ni en la amplitud, pero todas las frecuencias medidas fueron las que el generador afirmó haber producido.

A 10 kHz, esto no es un seno, ¡es un pecado!

A medida que aumentaba la frecuencia, apareció una distorsión visible en la forma de onda sinusoidal, comenzando por encima de aproximadamente 5 kHz y en realidad pronunciando desde 10 kHz hacia arriba. Al observar la forma de onda, se ve similar a la distorsión de cruce en un amplificador de Clase B mal diseñado, aunque aparentemente no se somete a dicho tratamiento. La distorsión aumenta hasta el punto en el que todo tipo de formas de onda soportadas se acercan a un triángulo a 50 kHz, después de lo cual se desvía la amplitud.

La medición del tiempo alto de la onda cuadrada de baja frecuencia en un peatón de 25 μS respalda este descubrimiento, es obvio que este no es un dispositivo de 500 kHz. Mirando a través del rango de frecuencia, produce algún tipo de señal medible hasta el máximo de 999.999kHz en su interfaz, pero es bastante obvio que su ancho de banda utilizable está justo por debajo de 50kHz.

¿Bien diseñado, pero sin componentes defectuosos?

Dentro del FG-100, y a pesar de sus defectos de acción, es un kit físicamente bien diseñado.

En la parte posterior del gabinete hay cuatro tornillos, estos son pernos largos de rosca M3 que se atornillan directamente en el ABS, no son los tornillos autorroscantes esperados. Quitar la cubierta revela el secreto del FG-100, no hay absolutamente ningún chip DDS dedicado que no sea ATMega328 en un zócalo en su corazón. Otros elementos se ven como un DAC de escalera de resistencia, un chip de fuente de alimentación de interruptor, un par de amplificadores operativos TL072 para la preparación de la señal y una pantalla LCD clon HD4480, que también está insertada. Los interruptores no parecían ser de mala calidad y cada uno tenía una tapa de plástico para el panel frontal.

Conclusión

Entonces, de mi investigación sobre el FG-100, ¿cuál es el veredicto? Es bastante obvio que lo compré principalmente durante mi serie ocasional de revisiones sobre cosas baratas en lugar de esperar un instrumento de alta calidad, y es justo decir, entonces, que no se quedará en mi banco como mi generador de funciones diarias. No es un diamante aproximadamente, aunque técnicamente usa DDS para crear formas de onda, no tiene un chip DDS dedicado, sus formas de onda muestran distorsión y transitorios, su ancho de banda no se acerca de ninguna manera al anunciado y no tiene una calibración completa.

Lástima porque su construcción muestra cierta atención a los detalles del diseño físico, pero honestamente no puedo recomendar a nadie que agregue uno a su arsenal de probadores. Por sus £ 15 obtienes un Arduino en una caja con una pantalla y una gran cantidad de botones, junto con circuitos de acondicionamiento de señal ligeramente dudosos. Suponiendo que su diseñador creó originalmente un generador funcional de baja frecuencia medio decente, solo puedo concluir que se ha degradado por componentes de mala calidad o falsos en su sección analógica, tal vez algún día intente la ingeniería inversa para descubrir qué sucede. Una mirada rápida en línea encuentra que la mayoría de los otros proveedores los venden por un poco más de lo que pagué, así que tal vez incluso fui una mierda con algún tipo de nocaut.

Probablemente se esté preguntando por qué alguien esperaría más por un gasto tan pequeño y estaría absolutamente en lo cierto, pero nuevamente, si ha seguido mis reseñas en este sentido, será consciente de la alegría que se encuentra en una picadura. en hardware de mala calidad. Se adherirá al multímetro cómico y a la bomba desinfladora que se desmorona. Pero para no pensar que todas las compras de £ 15 son basura, debe mirar el laúd y el osciloscopio de bolsillo mucho mejor con temperatura controlada.

• PirateLabs dice:

  Gracias Jenny. Me gusta cuando compras basura, así que no es necesario, ja, ja. También me gusta cómo de vez en cuando descubres algo decente por poco dinero.

  • Lista de Jenny dice:

    Para ser honesto, puedo salir corriendo y comprar un instrumento "adecuado". Pero sí, es una alegría un poco horrible. 🙂

    • Thomas Schlott dice:

      Reemplacé los TL072 con LF412. Ahora las señales son lo suficientemente buenas hasta 200 KHz que la amplitud cae a 5Vss a 500 KHz, pero sigue siendo SINE.

• Ren dice:

  “No tengo un generador de señales, o más específicamente no tengo un generador de señales de baja frecuencia o un generador funcional. "

  Te diré algo, Jenny, tengo uno divertido que podría darte. Creo que tenía 3 a la vez, 1 me costó $ 1 y uno que elegí de un bote de basura / lúpulo después de una subasta universitaria, y no estoy seguro de lo que pagué por el otro.
  Contáctame a través de Mike (me gustaría comprar una voz) Szczys con una dirección de correo electrónico de caracol y te enviaré una. (Estoy seguro de que puedes convertirlo a 230 voltios o lo que sea)

  • Lista de Jenny dice:

    Es una oferta maravillosa, pero no creo que esté satisfecho con el asombroso costo de enviarlo al Reino Unido. Pero gracias. 🙂

    En la medida de lo posible, probablemente deambularé y obtendré uno de los DDS "reales".

• Eric Keller dice:

  Me preguntaba si eBay tiene generadores de funciones tan baratos como este. Supongo que tendré que seguir buscando

  • Zumbido dice:

    Es agradable tenerlo cerca, especialmente por el dinero. Aunque hay algunas limitaciones distintas, es bastante sólido en el extremo inferior y es una batería que puedes usar para flotar. Definitivamente es útil, incluso con AWG al lado.

  • johnrpm dice:

    Tengo uno similar a este, pero pagué más (alrededor de £ 65 hace unos años) por un generador de forma de onda arbitraria, útil para cosas supersónicas.
    , debido a que puede trazar su propia forma de onda y cargarla, guardará 10 formas de onda.

  • Aaron Hayes dice:

    Compré un generador funcional basado en xr2206 de Amazon por $ 12 de envío y puedes comprarlos incluso más baratos en eBay si estás dispuesto a esperar a que llegue por correo de porcelana. Puede producir una onda sinusoidal bastante razonable a través de varios 100 kHz e incluso a 1 Mhz es solo un poco de distorsión.

    • jawnhenry dice:

      Qué ?! ¡No hay ningún microcontrolador en su generador funcional!

• elektrobob dice:

  Este generador no debería existir en estos días. Por la friolera de $ 2, puede agregar un chip DDC real como el AD9833, que lo superará con mucho.
  aquí hay un http://vwlowen.co.uk/arduino/AD9850-waveform-generator/AD9850-waveform-generator.htm bellamente construido

  • Ren dice:

    Bela

  • Alan dice:

    El AD9850 [or AD9851] Los módulos son un gran comienzo. Combinados con un Arduino y un medidor de potencia logarítmica, forman el "Poor Ham Scalar Network Analyzer".
    Por lo general, se ejecuta desde casi CC, hasta aproximadamente 30 - 50 MHz, dependiendo del chip.

• Paul dice:

  Es muy probable que esta caja se base en el mini DDS de Jesper.
  Si quieres jugar con el mini DDS de Jesper, te sugiero que compres una de las herramientas EUR7.5 en:
  https://www.aliexpress.com/wholesale?SearchText=DDS+Signal+Generator+Function+Generator+Module
  Una desventaja de este equipo es que necesita 2 voltajes + 12V -12V y + 5V (no voltajes a bordo reguladores).

  Los generadores de señales “decentes” comienzan alrededor de 60 euros. Tomemos, por ejemplo, el JDS6600.
  Muchas reseñas en youtube y en el foro EEVblog.

  Ah, y detenga todos los foros con atmega y "arduino".
  Odio esas cosas.

  • Ren dice:

    "Oh, y por favor deja de LLAMAR a cada placa con atmega y 'arduino'".
    FTFY

  • Lista de Jenny dice:

    Muy cierto en Arduino. Pero es una generalización, estoy seguro de que los lectores pueden decir que no.

  • Herbert dice:

    Pero una vez que te das cuenta de que es estiércol completo, puedes reprogramar la atmósfera (ya sea dentro o sin el circuito de corriente), posiblemente usando el arduino IDE

• Thoquz dice:

  ¿Y si usaran el STM32F103 igualmente barato?

  • Paul dice:

    F103 no tiene un dac incorporado, pero si usa un STM32 similar con un DAC incorporado (y usa DMA), entonces puede construir un buen generador de formas de onda arbitrarias de baja frecuencia con un costo muy bajo.

    • 2 pies dice:

      Ese ATmega usado en el generaotr de señales FG-100 revisado tampoco usa su DAC nativo, si es que tiene uno.
      Hay un DAC de resistencia R-2R externo hecho de resistencias SMD discretas.
      Funciona bien si está diseñado y operado correctamente.

      • Paul dice:

        Realmente, R-2R funciona bastante bien. JDS660 ​​tiene un R-2R (y creo que un DAC de 12 bits).
        Pero cuando pasa a ARM, no hay razón para no elegir uno sin un DAC, lo que le ahorra la configuración y soldadura de la red R-2R. ¿Por qué agregar 20 resistencias externas si un ARM con un DAC incorporado tiene aproximadamente el mismo precio que uno sin él?
        Pero lo más importante es el DMA para acelerar la transferencia de datos y darle tiempo a la UC para manejar los botones y la pantalla.

        Sin embargo, no estoy seguro de si el algoritmo DDS se puede colocar por completo en el DMA periférico.
        Puede ser necesario utilizar 2 canales DMA y una reprogramación ágil.

• araneoidulo dice:

  Esta "distorsión cruzada" es una indicación bastante clara de que la tolerancia de las escaleras de resistencias DAC que utilizan es pobre. Ocurre cuando la resistencia de b01111111 excede la resistencia de b10000000 (por ejemplo, una resistencia con un valor nominal de 2n es en realidad menor en resistencia que la suma de todas las resistencias más pequeñas).

  • Paul dice:

    Primero pensé en un error estúpido en el DDS-LUT, pero la tolerancia de la resistencia (o resistencia mal colocada, mala soldadura) parece más lógica.
    Los datos de pasos R-2R también se utilizan en el JDS6600, que tiene especificaciones bastante decentes.

  • Lista de Jenny dice:

    Buen punto. Sospecho que haré algunos diagnósticos para mi propia edificación. Este es un buen lugar para comenzar.

    • Paul dice:

      Después de ver algunos YouTubers donde emite algunas ondas sinusoidales decentes (dentro de su límite), la unidad de Jenny ciertamente parece estar en mal estado.
      Probablemente sea fácil de comparar, pero sería bueno contactar al vendedor para obtener un reemplazo y / o probar el servicio de la tienda donde se compró.

      • Paul dice:

        Editar: comparar -> arreglar

  • TheRegnirps. dice:

    Primero, cuando vi la primera foto de errores, ¿podrían usar R / 2R? Y luego, Nah. Nadie haría eso ahora. OTOH, las resistencias cuestan menos de 1/10 centavos cada una, así que sí. Después de haber usado resistencias al 1% (las necesita mejor) para el respaldo de video (8 bits cada RGB y 7 MHz alimentados por búferes 74HC), sé mucho sobre el ajuste.

    El seguimiento genial sería usar un solo pulso de entrada y un ADC + FFT rápido de la salida para conspirar completamente el ancho de banda y la fase de un circuito. ¡Hoy su computadora está haciendo FFT (correlación y desarrollo) tan rápido que obtiene un resultado de muy alta resolución antes de que pueda decirle a Jack Laplace!

• Paul dice:

  https://www.youtube.com/watch?v=KlFnaRGsrrk
  https://la-tecnologia.io/project/7985-alternate-firmware-for-fg-100-dds-function-gen
  https://github.com/timsavage/fg100alt-firmware/

  • Paul dice:

    Perdón por publicar los enlaces sin más comentarios.
    Aunque son evidentes, debo saber que no pasan por el filtro de spam sin moderación.

    Después de ver algunos videos más de YouTube, estoy un poco decepcionado de no haber visto aún capturas de pantalla más cercanas de la PCB.
    La mayor parte, sin embargo, es bastante obvia:
    - AVR, R-2R, LCD ya son una gran parte del circuito.
    - Un bote azul a la izquierda probablemente sea para el contraste de la pantalla LCD.
    - U2 parece ser AM1117
    - El inductor al lado probablemente sea de un pequeño circuito SMPS para voltaje negativo.
    - Pocas opampamps (¿Ambos TL072?) Para parachoques, refuerzo y el "filtro"
    - El cristal tiene: "30.000" impreso en él. También escuché alguna referencia sobre el cristal de 40MHz.
    - ¿Cuál es el uso del potómetro en la esquina inferior derecha? (RV4).

    Esperar a que una cámara se enfoque en una computadora portátil que se tambalea no es realmente mi idea de la mejor práctica.
    Decir que usa su teléfono no es excusa para eso. No se parecen a las patatas, y unos segundos del video son lo suficientemente nítidos para una vista decente de la PCB. Incluso puede leer los códigos de resistencia y "TL072C" en el chip.

    Cambiar algunos de los botones con un codificador rotatorio sería un truco fácil y agradable.
    Una desventaja de este circuito (muy simple) es el lazo ASM estrecho para el algoritmo DDS.
    Cualquier pulsación de un botón o letrero escrito en la pantalla LCD generará problemas en la señal de salida.
    Probablemente no sea tan importante si lo sabes.

    Una combinación de usar ARM Cortex uC con F_CPU, hardware DAC y DMA más altos para separar el algoritmo DDS del resto del software también sería un buen proyecto.
    Inmediatamente compraría una herramienta de este tipo si viniera en forma de un proyecto de código abierto, pero tal como está, no estoy lo suficientemente interesado en ella como para desarrollar / ejecutar el programa yo mismo.

    • Tim dice:

      RV4 es un par de tijeras para centrar la forma de onda.

      Luego comencé a construir el mío desde cero usando un par de micrófonos para manejar un programa y DDS. Aún recibo preguntas sobre el firmware. El cristal es de 30Mhz aunque informé que la frecuencia de salida es de 1/3 en el stock y en mi firmware, por lo que parece que a veces se usa un cristal de 10Mhz.

• Afdhal Atiff Tan dice:

  ¡Gracias por la revisión, Jenny!

• Tim dice:

  Conseguí uno de estos hace unos 4-5 años (más o menos en la época en que hice ingeniería inversa y reescribí el firmware) y puse PCB en su aspecto mucho más barato, muchas de las partes también parecen más baratas. El mío vino con tapas Rubycon y el PCB incluye versiones y números de pieza. El mío también emite una forma de onda de carácter de 1Khz muy limpia.

  Desde que publiqué el firmware alternativo, tengo muchas preguntas (más adelante) sobre la salida de ruido, la solución común ha sido reemplazar los amplificadores operativos.

• jawnhenry dice:

  Intersil ICL8038: un generador de formas de onda completamente autónomo. Y no un microcontrolador en cualquier lugar.

  • Harold dice:

    ... e inexistente.

    • jawnhenry dice:

      Solo si no sabes buscar ...

    • Martín dice:

      Puede tomar el MAX038 actualizado si lo desea.

      • ytrewq dice:

        El MAX038 se agotó hace muchos años y nunca fue reemplazado por Maxim, todo lo que se vende en línea son falsificaciones en red o acciones de NOS demasiado caras. Hasta donde yo sé, nadie lo ha clonado nunca, ya que se hizo con el XR2206 y el ICL8038 (función y nombre similares, pero identificaciones y clasificaciones completamente diferentes). Además, todas estas herramientas basadas en 2206 y 8038 contienen chips clonados y su rendimiento es a menudo menor que los reales, aunque siguen siendo mucho mejores que los generadores DDS baratos y mal diseñados como casi todos los que no usan chips especializados.

• jawnhenry dice:

  Pregunta-

  ¿Por qué nadie usa Raspberry Pi 3B + para proporcionar al software un dispositivo como el AD9833 / AD9850 / AD9851?
  Me parece que el RPi junto con PiHat usando uno de estos dispositivos, o un dispositivo similar, sería una aplicación de dinamita.
  Olvídese del PiHat; en cuanto a un diseño menos que personalizado que simplemente conecta RPi a un "panel personalizado" bien diseñado capaz de soportar estos dispositivos (aproximadamente) con una capacidad de 20 MHz.
  Parece como si uno pudiera tener Tres Buen generador de funciones por poco dinero.

• jawnhenry dice:

  ¿Por qué se eliminó mi comentario / pregunta sobre la construcción de un generador funcional con Raspberry Pi 3B + y AD9833 / 9850/9851?

  Una pregunta sencilla. Suena como un gran truco para mí. ¿Esto ofendió a alguien? ¿Quizás alguien que no sepa cómo hacerlo?

  ¿Alguna (s) respuesta (s)?

  • Mike Szczys dice:

    Creo que su otra pregunta quedó atrapada en la fila de moderación pendiente. Parece estar vivo ahora.

• Thomas Reuland dice:

  En mi opinión, no compraría un generador funcional barato en eBay y haría modificaciones en él. El Exar 2206 produce un generador funcional de buena calidad. Los kits se venden generalmente por alrededor de $ 8 a $ 10.