Цифровой генератор от 1Hz до 40 МНz, это просто. (DDS синтезатор на AD9850)
19.11.2013, 09:49
DDS синтезатор на AD9850, привлекает радиолюбителей своей простотой и возможностями.
Данный модуль особенно распространено используется в конструкциях простых трансиверов, и измерителей АЧХ.
Для КВ диапазонов подходит полностью. Конструкций на этом устройстве в интернете огромное количество.
В статье вариант схемы управления энкодером, с 6-ю кнопками быстрой установки частоты.
Обычно цифровые генераторы частоты, в которых требуемое значение частоты устанавливают с помощью клавиатуры, как правило, выполнены на микроконтроллере, диапазон генерируемых частот ограничен несколькими мегагерцами, а получение точного значения частоты в широких пределах затруднительно. Описываемый в статье генератор тоже содержит микроконтроллер, но использован он только для управления специализированной микросхемой — синтезатором частоты AD9850 . Применение этой микросхемы позволило расширить диапазон генерируемых частот от 0Hz до 40 МНz, в пределах которого можно получить любое значение частоты с точностью 1Hz.
Данный генератор выполнен на базе микросхемы AD9850фирмы Analog Devices, представляющей собой полный DDS(Direct Digital Synthesis) синтезатор частоты с встроенным компаратором. Такие синтезаторы уникальны своей точностью, практически не подвержены температурному дрейфу и старению . Благодаря высоким техническим характеристикам DDS синтезаторы в последнее время вытесняют обычные аналоговые синтезаторы частоты. Их основное преимущество — очень высокое разрешение по частоте и фазе, управление которыми осуществляется в цифровом виде. Цифровой интерфейс позволяет легко реализовать микроконтроллерное управление.
Рис.1
Структурная схема синтезатора AD9850 изображена на рис. 1. Его основа — аккумулятор фазы, формирующий код мгновенной фазы выходного сигнала. Этот код преобразуется в цифровое значение синусоидального сигнала, который с помощью ЦАП превращается в аналоговый и подвергается фильтрации. Компаратор позволяет получить выходной сигнал прямоугольной формы. Его частота fout(в герцах) определяется формулой
где
Fout— выходная частота, Hz;
Fin— тактовая частота, Hz;
? – 32-битное значение кода частоты.
Максимальное значение Fout не может превосходить половины тактовой частоты.
Основные технические характеристики AD9850 (при напряжении питания 5В).
2 выходных сигнала
Частота тактового генератора, МНz: 1…125
Максимальный потребляемый ток (при fin=125 МГц), мА 95
Число разрядов ЦАП 10
Максимальный выходной ток ЦАП (при Rset=3,9 кОм), мА 10,24
Максимальная интегральная нелинейность ЦАП, МЗР 1
Компаратор имеет подстройку, переменным резистором R13.
Напряжение на выходе компаратора, В:
минимальное высокого уровня 4,8
максимальное низкого уровня 0,4
Для загрузки данных в микросхеме AD9850 предусмотрены параллельный и последовательный интерфейсы.
В последнем случае данные (слово длиной 40 бит) вводят через ее вход DАТА.
Каждый бит данных сопровождают импульсом положительной полярности на входе синхронизации W_CLK.
После загрузки управляющего слова по импульсу положительной полярности на входе FU_UD происходит замена параметров генерации новыми..
Принципиальная схема управления генератором изображена на рис. 2.
Управляет синтезатором DD2 микроконтроллер DD1.
рис. 2.
Управление происходит с помощью энкодера Sk1 с кнопкой Кн0, и дополнительных кнопок Кн1 – Кн6.
Вращая ручку энкодера вправо или влево, производим изменение частоты на экране ЖКИ прибора, и одновременно получаем это же значение частоты в виде прямоугольника и синуса на выходе схемы.
Кн0* задает шаг установки частоты с помощью энкодера Sk1 (1Hz, 10Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz, 100kHz, 1MHz, выбор значений по «кольцу» , данный режим работы кнопки Кн0* актуален только в версии программы 1.0).
Значение выходной частоты выставляется с точностью порядка 1Hz, что достаточно для большинства случаев.
Кнопки Кн1 – Кн6, это кнопки быстрого доступа, с их помощью можно устанавливать определенную частоту генератора одним нажатием кнопки.
Каждая кнопка Кн1 – Кн6, это есть ячейка с памятью.
В них прописывается значение частоты следующим образом: сначала устанавливаем нужную нам частоту на экране ЖКИ с помощью энкодера Sk1,
нажимаем и длительно удерживаем Кн0 , на экране появится надпись «record» , не отпуская Кн0, нажимаем любую кнопку Кн1 – Кн6 нужной нам ячейки, на экране это будет отражено надписью «is made», запись в ячейку произведена.
Введенные в ячейки значения частоты сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера.
А так же еще следует знать, что при старте МК всегда считывается установка частоты с ячейки Кн1.
А значение, записанное в ячейке кнопки Кн6, управляет выходом РD7(13 ножка МК), которое в свою очередь по цепочке D1 R1 отключает генерацию прямоугольного сигнала генератора AD9850.
К сожалению, DDS выдаёт побочные сигналы, уровень которых зависит от тактовой и выходной частот (при частоте более 5MHz (или любое значение частоты, внесенное в ячейку Кн6) по цепочке D1 R1 можно с МК подать лог . 1 , при этом не будут, вносится искажения в синусоидальный сигнал генератора, это в случае если это требуется пользователю прибора, в противном случае цепочку из деталей D1 R1 не устанавливать).
FUSE:
Программа написана для работы МК на тактовой частоте 8 МГц. МК тактируется от внутреннего RS осциллятора.
Примеры работы генератора, в фотографиях.
Небольшое видео, работы программы управления и генератора, в разных режимах управления частотой.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------- Архив файлов под генератор AD9850 (AD9851) , версия 1.2 (1.3).
Выбор шага настройки производится при нажатой кнопке энкодера Кн0** ,вращением энкодера вправо-влево(**отличие управления КнО от версии 1.0).
Версия прошивки названа как 1.2 - 1.3.( это одна и та-же прошивка, хоть и называется по разному, отличия см. ниже).
Версия 1.2 под генератор с микросхемой AD9850.
Версия 1.3 под генератор с микросхемойAD9851.
Версию под нужный генератор AD9850 или AD9851, можно выбрать программно,
делается так;
при подаче питания на МК удерживаете Кн0 , при запуске на экране соответственно версии, будет приветственная надпись AD_9850 V1.2 или AD_9851 V1.3 .
При несоответствии повторить перезапуск МК с подачей питания (по умолчанию , при первой прошивке МК , по умолчанию устанавливается версия 1.2 под AD9850) Прошивка V1.2-1.3.
