Es jau ilgu laiku izmantoju signālu ģeneratoru. UDB1005S, būvēts saskaņā ar DDS tehnoloģiju, tas tika nopirkts vietnē Ali par 30 USD.
Īsāk sakot, seriāls UDB100 x ietver 3 modeļus UDB1002, UDB1005, UDB1008, pēdējais cipars nosaka maksimālo darbības frekvenci, un burts S beigās, ja tāds ir, norāda, ka ģenerators atbalsta slaucīšanas_režīms. Ģenerators ir balstīts uz plis + mikronu kombināciju, mikrons apkalpo perifēriju (pogas, kodētājs, displejs), un plis ģenerē signālu.
Ģeneratoram ir viena analogā izeja ar iespēju regulēt amplitūdu un nobīdi pastāvīgs spriegums, viens digitāls ar TTL līmeņiem, var darboties impulsu skaitītāja režīmā un frekvences skaitītāja režīmā.
Tagad apskatīsim galvenās funkcijas.
Analogā izeja:
- Izejas viļņu forma: sinusa, kvadrātveida, zāģa zobs
- Izejas amplitūda ≤9Vp-p (bez slodzes)
- Izejas pretestība 50Ω±10%
- Līdzstrāvas nobīde ±2,5 V (bez slodzes)
- frekvenču diapazons
0,01 Hz ~ 2 MHz (UDB1002S)
0,01 Hz ~ 5 MHz (UDB1005S)
0,01 Hz ~ 8 MHz (UDB1008S) - Frekvences precizitāte ±5×10-6
- Frekvences stabilitāte ±1×10-6
- Kvadrātviļņu pieauguma un krituma laiks ≤100ns
- Kvadrātviļņu darba cikls 1–99%
- frekvenču diapazons
0,01 Hz ~ 2 MHz (UDB1002S)
0,01 Hz ~ 5 MHz (UDB1005S)
0,01 Hz ~ 8 MHz (UDB1008S) - Amplitūda >3Vp-p
- Kravnesība >20TTL
- Impulsu skaitītāja diapazons 0–4294967295
- Frekvences mērītāja diapazons 1Hz ~ 60MHz
- Ieejas sprieguma diapazons 0,5Vp-p~20Vp-p
- Frekvenču diapazons fM1-fM2 (frekvences ir iepriekš iestatītas)
- Laika diapazons 1 s–99 s
Kas attiecas uz slaucīšanas frekvences ģenerators, lai to konfigurētu, jāiestata divas frekvences vērtības un laiks, kurā mainīsies ģeneratora frekvence fM1 uz fM2. Tas ir ļoti ērti, ja nepieciešams noskaidrot, kā ķēde reaģē uz dažādām frekvencēm, piemēram, izmantojot slaucīšanas frekvences ģeneratoru, jūs varat viegli atrast rezonanses frekvenci ķēdei ar nezināmiem elementiem. Lai to izdarītu, mēs savienojam ģeneratoru ar ķēdi caur sērijveidā savienotu rezistoru, kura nominālvērtība ir vairāki simti omu, un savienojam osciloskopa zondi ar ķēdes spailēm. Ja ķēde ir sērijveida, tad pie rezonanses frekvences svārstību amplitūda būs maksimālā, un, ja tā ir paralēla, tā būs minimāla. Ierakstot amplitūdu osciloskopa ekrānā, jūs varat uzzināt ķēdes rezonanses frekvenci.
Bet es neatkāpšos no tēmas, un es sniegšu vairākas oscilogrammas dažādi veidi vibrācijas un dažādas frekvences.
Sinus 1KHz
Sinus 10KHz
Sinus 100KHz
Sinus 1MHz
Sinus 5MHz
Redzēja 1KHz
Redzēja 10KHz
Redzēja 100KHz
Redzēja 1MHz
Redzēja 5MHz
Varat arī mainīt zāģa slīpumu
Kvadrātvilnis 1KHz
Kvadrātvilnis 10KHz
Kvadrātvilnis 100KHz
Kvadrātvilnis 1MHz
Kvadrātvilnis 5MHz
Kvadrātvilnis 100KHz ar TTL izeju
Kvadrātvilnis 1MHz ar TTL izeju
Kvadrātvilnis 5MHz ar TTL izeju
Oscilogrammas parāda, ka frekvences stabilitāte ļoti atšķiras no deklarētās, vēlos atzīmēt, ka, ja taisnstūra signāla frekvence pārsniedz 1MHz, signāls sāk spēcīgi trīcēt.
Signāls frekvences mērītāja pārbaudei tika ņemts no osciloskopa kalibratora saskaņā ar pases datiem, tā izvadei jābūt kvadrātveida vilnim ar frekvenci 1KHz, frekvences mērītājs rādīja tieši 1KHz. Impulsu skaitītāja režīmu neesmu pārbaudījis.
Visu iepriekš minēto var attiecināt uz priekšrocībām, bet ko jūs varat vēlēties no signāla ģeneratora par 30 USD? Un tagad mīnusi, tādi ir tikai divi priekš kam.....
Kopumā šim ģeneratoram ir komutācijas barošanas sistēma, kas ir ļoti trokšņaina. Zemāk redzamā oscilogramma parāda, kas notiek pie ģeneratora izejas, ja nav signāla.
bet tas ir maz, salīdzinot ar amplitūdas regulēšanu, kad pagriežat amplitūdas regulēšanas pogu, tā pēkšņi mainās; tāpēc ir ļoti grūti iestatīt vēlamo amplitūdu ar kļūdu 100mV.
Ātri meklējot vietnē YouTube “signal generator from Ali”, atklājās, ka signāla ģenerators, kura amplitūdu var precīzi iestatīt, ir daudz dārgāks, tāpēc cenas un spēju attiecības ziņā šis ģenerators ir nepārspējams.
Nopirku ģeneratoru.
Mūsdienās radioelektroniskajās sistēmās arvien vairāk tiek izmantotas analogo signālu tiešās digitālās sintēzes ierīces - DDS sintezatori - gan darbam augstfrekvenču diapazonā (līdz simtiem megahercu), gan zemās frekvencēs, līdz dažiem herciem. Pateicoties elektronikas un tehnoloģiju attīstībai, DDS sintezatora mikroshēmas kļūst par ļoti lētām sastāvdaļām, vienlaikus nodrošinot augstākās kvalitātes ģenerētos signālus. Analog Devices ir viens no līderiem šajā jomā un ražo plašu DDS sintezatoru klāstu. Piedāvājam jūsu uzmanībai žurnāla Analog Dialogue raksta par DDS sintezatoriem tulkojumu. Žurnāls Analog Dialogue ir veltīts Analog Devices produktiem, tajā tiek publicēti gan lietišķa, gan teorētiska rakstura materiāli. Šis žurnāls ir pieejams bez maksas interneta vietnē www.analog.com, tas pašlaik tiek izdots tikai elektroniskā formā.
Kas ir "tiešā digitālā sintēze"?
Tiešā digitālā sintēze (DDS) ir metode, kas rada analogo signālu (parasti sinusoidālo vilni), ģenerējot digitālo paraugu laika secību un pēc tam pārveidojot tos analogā formā, izmantojot DAC. Tā kā signāls vispirms tiek sintezēts digitālā formā, šāda ierīce var nodrošināt ātru frekvenču pārslēgšanu, augstu izšķirtspēju visā frekvenču tīklā un darbību plaša spektra biežums Pateicoties mikroshēmu un tehnoloģiju attīstībai, mūsdienās DDS sintezatori ir ļoti kompaktas mikroshēmas ar zemu enerģijas patēriņu.
Kādos gadījumos tiek izmantoti DDS sintezatori? Kādas citas signālu sintēzes metodes pastāv?
Vienaldzīgs elektroniskās ierīces Bieži vien ir nepieciešams sintezēt dažādu frekvenču un formu signālus un ar augstu precizitāti kontrolēt šo signālu parametrus. Vai jums ir nepieciešams augstas kvalitātes signāla avots ar zems līmenis fāzes troksnis un frekvenču veiklība (telekomunikāciju sistēmām), vai arī jums vienkārši jāsintezē noteiktas frekvences signāls rūpnieciskām testa iekārtām vai medicīnas sistēmām - jebkurā gadījumā lietošanas ērtums, kompaktums un zemās izmaksas ir svarīgi parametri izstrādātājs.
Signālu sintezēšanai ir daudz veidu – no PLL bāzes oscilatoriem (šī pieeja dominē augstfrekvences signālu sintēzē) līdz dinamiskai ciparu-analoga pārveidotāja ciparu vadībai (zemfrekvences signālu sintēzē). Bet DDS tehnoloģija strauji iegūst popularitāti kā signālu sintēzes līdzeklis gan telekomunikāciju, gan zemfrekvences industriālās sistēmās, jo ir kļuvis iespējams vienā mikroshēmā ieviest programmējamu oscilatoru ar augstas frekvences izšķirtspēju un augstu signāla kvalitāti.
Turklāt nepārtraukti tehnoloģiju un shēmu dizaina uzlabojumi ir noveduši pie tā, ka mikroshēmu izmaksas un to enerģijas patēriņš ir samazinājušās līdz iepriekš neiedomājamam līmenim.
Piemēram, AD9833 programmējamais DDS oscilators (1. att.), strādājot no 5,5 V barošanas avota un kvarca frekvencē 25 MHz, patērē ne vairāk kā 20 mW.
Rīsi. 1. Viena mikroshēmas DDS sintezators AD9833
Kādas ir DDS sintezatoru izmantošanas galvenās priekšrocības?
DDS sintezatori, piemēram, iepriekšminētais AD9833 IC, tiek darbināti, izmantojot ātrgaitas SPI seriālo portu, un ir nepieciešams tikai pulksteņa signāls, lai ģenerētu sinusoidālo viļņu signālu. Šobrīd pieejamie DDS sintezatori spēj ģenerēt signālu frekvencēs no 1 Hz līdz 400 MHz (ar takts frekvenci 1 GHz). Priekšrocības, ko piedāvā zems enerģijas patēriņš, zemas izmaksas un mazi iepakojuma izmēri, apvienojumā ar izcilu signāla kvalitāti un digitālās vadības iespējām, padara DDS sintezatorus ārkārtīgi pievilcīgus salīdzinājumā ar daudz mazāk elastīgajām diskrētajām shēmām.
Kādus signālus var izvadīt no tipiska DDS sintezatora?
DDS sintezatori spēj radīt vairāk nekā tikai sinusoidālo vilni. Attēlā 2. attēlā parādīta AD9833 kvadrātveida, trīsstūrveida un sinusoidālā viļņa izvade.
Rīsi. 2. Kvadrātveida, trīsstūra un sinusa signāli DDS sintezatora izejā
Kā DDS ierīce ģenerē sinusoidālo vilni?
Attēlā 3. attēlā parādīta DDS sintezatora funkcionālā diagramma: tā galvenie komponenti ir fāzes vērtību akumulators (fāzes akumulators), līdzeklis fāzes vērtības pārvēršanai amplitūdā (parasti ROM ar sinusa funkcijas tabulas vērtībām) un DAC. .
Rīsi. 3. Funkcionālā diagramma DDS sintezators
DDS ķēde ģenerē sinusoidālu signālu ar noteiktu frekvenci. Izejas signāla frekvenci nosaka divi parametri: pulksteņa signāla frekvence un binārais skaitlis, kas ierakstīts frekvenču reģistrā.
Šis binārais skaitlis, kas ierakstīts frekvenču reģistrā, tiek ievadīts fāzes akumulatora ieejā. Ja tiek izmantots ROM ar tabulas sinusa vērtībām, fāzes akumulators aprēķina adresi (atbilst momentānajai fāzes vērtībai) un piegādā to ROM ieejai, savukārt ROM izejā mēs saņemam pašreizējo amplitūdas vērtību digitālā formā. Pēc tam DAC pārvērš šo digitālo vērtību atbilstošā sprieguma vai strāvas vērtībā. Lai ģenerētu sinusoidālo vilni ar fiksētu frekvenci, fāzes akumulatorā saglabātajai vērtībai ar katru pulksteņa impulsu tiek pievienota nemainīga vērtība (fāzes pieaugums, ko nosaka frekvenču reģistrā saglabātais binārais skaitlis). Ja pieauguma vērtība ir liela, fāzes akumulators ātri darbosies cauri visai sinusa tabulai, kas saglabāta ROM, un signāla frekvence būs augsta. Ja fāzes pieauguma vērtība ir maza, fāzes akumulators veiks vairāk darbību, lai izietu cauri visai ROM tabulai, un tāpēc izejas frekvence būs zema.
Ko nozīmē vārdi “integrēts DDS sintezators”?
Digitālais-analogais pārveidotājs (DAC), kas ieviests tajā pašā mikroshēmā ar digitālo paraugu ģenerēšanas shēmu (DDS), ir pilnīgs integrēts DDS sintezators. Visi analogo ierīču DDS sintezatori ir šādi.
Lasiet vairāk par fāzes akumulatora darbības principiem
Nepārtraukta sinusoidāla signāla momentānās fāzes vērtība cikliski mainās diapazonā no 0 līdz 2π. π Fāzes vērtība tiek ģenerēta digitāli. Skaitītāja pārnēsāšanas funkcija ļauj DDS sintezatoram īstenot nepārtrauktas cikliskas fāzes vērtības izmaiņas.
Lai saprastu, kā notiek ģenerēšana, iedomājieties sinusoidālās svārstības vektora formā, kas rotē pa apli (4. att.). Katrs apļa punkts atbilst noteiktam sinusoīda punktam. Vektors griežas pa apli, un leņķa sinuss ir izejas signāls. Viens vektora apgrieziens ar nemainīgu ātrumu ģenerē vienu sinusoīda periodu. Fāzes akumulators ģenerē leņķa vērtības ar vienādiem soļiem fāzes akumulatorā esošā vērtība atbilst noteiktam apļa punktam.
Rīsi. 4. Cikliskās fāzes aprēķins
noteiktu punktu uz apļa. Fāzes akumulators ir modulo M skaitītājs, kura vērtība palielinās ar katru pulksteņa impulsa ienākšanu. Pieauguma lielumu nosaka binārais skaitlis M. Šis skaitlis nosaka fāzes vērtības pieauguma lielumu ar katru pulksteņa impulsu pēc būtības, šis skaitlis nosaka izlaisto paraugu skaitu, pārvietojoties pa apli. Jo lielāks pakāpiens, jo ātrāk fāzes akumulators pārplūst un jo īsāks ir sinusoidālais periods. Fāzes akumulatora kapacitāte (n) nosaka kopējo iespējamo fāzes vērtību skaitu, kas savukārt nosaka DDS sintezatora frekvenču režģa izšķirtspēju. 28 bitu fāzes akumulatoram ar M = 0000...0001 akumulators pārplūdīs pēc 228 cikliem (pulksteņa impulsiem). Ja M = 0111...1111, fāzes akumulators pārplūdīs tikai 2 ciklos (tas ir minimālais ciklu skaits, kas atbilst Nyquist kritērijam). Šīs attiecības apraksta ar šādu vienkāršu formulu:
f out = (M x f c)/2 n
kur f out ir DDS izejas signāla frekvence; M ir binārs skaitlis, kas nosaka signāla frekvenci; f c - pulksteņa signāla frekvence; n ir fāzes akumulatora jauda.
Mainoties M vērtībai, frekvence pie sintezatora izejas nekavējoties mainās un signālam nav pārtraukumu. Oscilatoriem ar PLL cilpu nav pārejošas frekvences bloķēšanas procesa.
Palielinoties izejas frekvencei, paraugu skaits ciklā samazinās. Tā kā iztveršanas teorēma prasa vismaz divus paraugus periodā, lai pilnībā rekonstruētu izejas signālu, sintezētā DDS signāla maksimālā frekvence būs f c /2. Tomēr praksē sintezētā signāla frekvence ir ierobežota līdz nedaudz zemākai vērtībai, kas palīdz uzlabot sintezētā signāla kvalitāti un atvieglo tā filtrēšanu.
Radot nemainīgas frekvences signālu, fāzes akumulatora izejā esošais kods lineāri palielinās, kas atbilst lineāram zāģa zoba analogam signālam.
Kā šis lineārais signāls tiek pārveidots par sinusoidālo vilni?
Lai pārveidotu fāzes akumulatora izvades kodu (AD9833 IC gadījumā tas ir 28 bitu kods) momentānās amplitūdas vērtībās, tiek izmantots ROM ar sinusa skaitļu tabulas vērtībām. 28 bitu koda zemās kārtas biti tiek izmesti; tabulas ROM izejā mēs iegūstam 10 bitu kodu, kas tiek ievadīts DAC. Tā kā sinusoidālais vilnis ir simetrisks, DDS sintezators saglabā tabulas datus tikai par 1/4 no sinusoidālā viļņa. Tabulas ROM ģenerē pilnu sinusoidālā viļņa ciklu, vispirms nolasot datus uz priekšu, pēc tam apgrieztā secībā. Sintezatora darbības princips shematiski parādīts attēlā. 5.
Rīsi. 5. Signāli DDS sintezatorā
Kurās jomās tiek izmantoti DDS sintezatori?
DDS sintezatoru lietojumprogrammas iedala divās kategorijās: telekomunikāciju ierīču dizaineriem ir nepieciešami oscilatori ar momentānu frekvences veiklību, zemu fāzes troksni un zemu harmoniku un intermodulācijas produktus. Šādos gadījumos bieži izmanto DDS sintezatorus, jo tiem ir labas izejas signāla spektra un augstas frekvences izšķirtspējas īpašības. Šajos lietojumos DDS sintezatorus izmanto signālu modulācijai, kā atsauces avoti PLL oscilatoriem, kā vietējie oscilatori un pat tiešai radio sintēzei.
Vēl viena kategorija ir dažādas rūpnieciskās un medicīnas sistēmas, kurās DDS sintezatorus izmanto kā programmējamus oscilatorus. Tā kā DDS sintezators ir ieprogrammēts, izmantojot digitālo signālu, signāla fāzi un frekvenci var viegli kontrolēt, nepārslēdzot ārējos komponentus, kas būtu nepieciešami ar analogajiem oscilatoriem. DDS sintezators ļauj viegli noregulēt frekvenci reāllaikā, lai noskaņotos uz rezonanses frekvenci vai kompensētu temperatūras novirzi. DDS sintezatorus šādos gadījumos izmanto, lai mērītu pretestību (piemēram, strādājot ar sensoriem, kas maina pretestību), lai ģenerētu impulsa signālus stimulēšanai vai lai izmērītu vājinājumu vietējie tīkli vai telefona kabelī.
Kādas DDS sintezatoru īpašības ir galvenās priekšrocības no dizainera viedokļa?
Mūsdienu zemo izmaksu, augstas veiktspējas un augsti integrētie DDS sintezatori kļūst ļoti populāri gan sakaru sistēmās, gan sensoru lietojumprogrammās. Starp attīstītājam pievilcīgiem īpašumiem ir šādi:
- Frekvences digitālā regulēšana ar precizitāti līdz mikroherciem un fāzes precīza līdz grādu daļām.
- Īpaši liels izejas signāla frekvences (vai fāzes) regulēšanas ātrums; Frekvences pārslēgšana tiek veikta ar nepārtrauktu signāla fāzi bez smailēm un bez pārejošiem frekvences bloķēšanas procesiem, kas raksturīgi sistēmām ar PLL.
- DDS sintezatoru digitālā arhitektūra novērš manuālās regulēšanas elementus un analogajām sistēmām raksturīgās temperatūras un laika novirzes ietekmi.
- DDS sintezatoru digitālais interfeiss ļauj ērti realizēt sintezatora tālvadību, izmantojot mikroprocesoru.
Kā izmantot DDS sintezatoru FSK modulācijai?
Binārā frekvences maiņas atslēga (FSK) ir viens no vienkāršākajiem datu kodēšanas veidiem. Dati tiek pārsūtīti, pārslēdzot nesējfrekvenci starp divām dažādām vērtībām. Viena frekvence - f 1 (pieņemsim, ka tā ir augstāka) apzīmē loģisku, bet otra - f 0 - loģisku nulli. Attēlā 6 parāda sākotnējo bināro signālu un iegūto modulēto signālu.
Rīsi. 6. FSK modulācija
Šo kodēšanas algoritmu ir viegli ieviest, izmantojot DDS sintezatoru. Lai to izdarītu, tiek iestatīts binārs skaitlis, kas nosaka signāla f0 vai f1 frekvenci, kas atbilst vienam vai nullei no pārraidītā koda. Lietotājs iestata atbilstošās frekvences vērtības. AD9834 lietotājam ir pieejami divi frekvenču programmēšanas reģistri, kas ļauj viegli iegūt FSK signālu. Šai mikroshēmai ir īpaša ieeja (FSELECT), kurai var pielietot modulējošu signālu un izvēlēties vienu no divām frekvences vērtībām (precīzāk, vienu no diviem frekvenču reģistriem). Funkcionālā diagramma attēlā. 7 ilustrē FSK signāla iegūšanas procesu.
Rīsi. 7. FSK signālu ģenerators, kura pamatā ir DDS sintezators
Kā iegūt signālu ar PSK fāzes modulāciju?
Fāzes maiņas kodēšana (PSK) ir vēl viena vienkārša kodēšanas metode. PSK modulācijā nesējfrekvence paliek nemainīga un pārraidītā signāla fāze mainās atbilstoši pārraidītajam kodam.
No PSK modulācijas veidiem visvienkāršākā ir binārā impulsa koda modulācija (BPSK) – tā izmanto tikai divas signāla fāzes vērtības, 0° un 180°. Izmantojot fāzes nobīdi 0 °, tiek pārraidīta loģiskā, un ar fāzes nobīdi 180 ° tiek pārraidīta loģiskā nulle. Katra pārraidītā bita stāvoklis tiek noteikts attiecībā pret iepriekšējo bitu. Ja signāla fāze nemainās, tas nozīmē, ka pārraidītais signāls pastāvīgi atrodas vienā no loģiskajiem stāvokļiem - 0 vai 1. Ja fāze ir mainījusies par 180°, tas nozīmē, ka stāvoklis ir mainījies - no 0 uz 1 vai no 1 līdz 0.
PSK kodējumu ir viegli ieviest, izmantojot DDS sintezatora mikroshēmu. Lielākajai daļai no tām ir atsevišķs fāzes reģistrs, kurā var ierakstīt fāzes vērtību. Šī vērtība tiek pievienota nesējfrekvences fāzei, nemainot frekvences vērtību. Mainot fāzes reģistra vērtību, mainās nesējfrekvences fāze, tādējādi iegūstam PSK modulētu signālu. Tiem lietojumiem, kur nepieciešama ātrgaitas modulācija, AD9834 IC ir reģistri, kuros mēs varam iepriekš ierakstīt signāla fāzes vērtību un pēc tam, izmantojot PSELECT ieeju, izvēlēties vienu no divām fāzes vērtībām. ko iegūstam nepieciešamo signālu ar fāzes modulāciju.
Sarežģītāki PSK modulācijas veidi ietver 4 vai 8 dažādas fāzes vērtības. Tajā pašā laikā datu pārraides ātrums ir daudz lielāks nekā ar vienkāršāko bināro modulāciju (BPSK). Izmantojot četrfāzu modulāciju (kvadratūras modulāciju vai QPSK), fāze var būt 0°, +90°, –90° vai 180°; tādējādi katra fāzes vērtība nodod 2 informācijas bitus. AD9830, AD9831, AD9832 un AD9835 ir četri fāžu reģistri, kas ļauj īstenot sarežģītas modulācijas shēmas, izvēloties vienu no četrām fāzes nobīdes vērtībām.
Rīsi. 8. DDS sintezatoru sinhronizācija
Vai ir iespējams sinhronizēt vairākus DDS sintezatorus, piemēram, lai iegūtu I-Q signālu?
Ir iespējams izmantot divus atsevišķus DDS sintezatorus, kas darbojas no viena un tā paša pulksteņa avota, lai radītu divus izejas signālus, kuru fāzes pēc tam var noregulēt atbilstoši vajadzīgajai vērtībai. Attēlā 8, divas AD9834 mikroshēmas darbojas no kopēja pulksteņa avota, un to atiestatīšanas ieejas ir apvienotas. Ar šo konfigurāciju var realizēt I-Q modulāciju.
Atiestatīšanas signāls jāievada attiecīgajās mikroshēmu ieejās pēc strāvas ieslēgšanas un pirms datu nosūtīšanas uz DDS sintezatoru ieejām. Šis signāls atiestatīs DDS sintezatorus uz zināmu sākuma fāzi, ļaujot sinhronizēt vairākus DDS sintezatorus. Vienlaicīgi ielādējot mikroshēmās jaunus datus, tiek nodrošināta izejas signālu fāzu saskaņotība; fāžu attiecības tiek iestatītas, izmantojot fāzes nobīdes reģistrus. AD9833 un AD9834 mikroshēmām ir 12 bitu fāzes reģistri, efektīvā izšķirtspēja ir 0,1. Vairāku DDS sintezatoru sinhronizācija ir sīkāk aprakstīta AN-605 rokasgrāmatā.
Kādi parametri ir galvenie DDS sintezatoriem?
Tie ir fāzes troksnis, nervozitāte un SFDR (harmonical free dynamic range). Fāzes troksnis (norādīts kā dBc/Hz) ir oscilatora frekvences nestabilitātes mērs īsā laika periodā. To mēra vienā sānjoslā (decibelos attiecībā pret galveno signālu, 1 Hz joslā) pie dažādām atskaņošanas vērtībām no galvenās paaudzes frekvences. Šis parametrs ir īpaši svarīgs telekomunikāciju sistēmu izstrādātājiem.
Vai DDS sintezatori labi darbojas fāzes trokšņa ziņā?
Troksnis diskrētā datu sistēmā ir atkarīgs no daudziem faktoriem. Pulksteņa nervozitāti DDS sistēmā var uzskatīt par fāzes troksni galvenajā signālā; Turklāt, noapaļojot fāzes vērtību, var rasties kļūda. Šī kļūda ir atkarīga no koda vērtības, kas nosaka signāla frekvenci. Ja sakarība ir tāda, ka fāzes vērtība ir precīzi vienāda ar vērtību pēc noapaļošanas, tad fāzes noapaļošanas kļūdas nav. Ja fāzes vērtībai ir nepieciešams vairāk bitu, nekā ir pieejams, lai to precīzi izteiktu, fāzes vērtības noapaļošana parādīsies kā papildu maksimumi izvades spektrā. Šo pīķu lielums un to atrašanās vieta ir atkarīga no dotā koda. Digitālais-analogais pārveidotājs (DAC) arī rada papildu troksni sistēmā. Kvantēšanas kļūdas un DAC nelinearitāte izejas signālā parādās kā troksnis un harmonikas. Attēlā 9. attēlā parādīts fāzes trokšņu spektrs, kas raksturīgs DDS sintezatoram - šajā gadījumā AD9834 IC.
Rīsi. 9. DDS AD9834 sintezatora izejas signāla tipiskais fāzes trokšņu spektrs. Izejas frekvence 2 MHz, takts frekvence 50 MHz
Kā ar malu nervozitāti?
Malu nervozitāte ir signāla malas dinamiska novirze no vidējās malas pozīcijas, kas mērīta ilgākā laika periodā. Ideāls ģenerators nodrošinātu absolūti precīzu signāla malu stāvokli noteiktos laika punktos, un šī pozīcija nekad nemainītos. Tas, protams, nav iespējams, un pat labākie ģeneratori ir izveidoti no reāliem elementiem, kuriem ir troksnis un citas nepilnības. Augstas kvalitātes kristāla oscilatora nervozitātes vērtība nepārsniedz 35 ps.
Triksa rodas temperatūras trokšņa, ģeneratora elementu parametru nestabilitātes, ārēja trokšņa dēļ barošanas avotā, zemē un pat caur izejas savienojumu. Turklāt ārējās magnētiskās un elektriskie lauki, piemēram, lauki no tuvumā esošajiem raidītājiem. Pat vienkāršs pastiprinātājs, invertors vai buferis radīs papildu nervozitāti izejas signālā.
Tādējādi DDS sintezatora izvadā būs zināma fāzes nervozitāte. Tā kā jebkuram pulksteņa avotam būs neliela nervozitāte, pirmais solis ir izvēlēties pulksteņa ģeneratoru ar minimālu nervozitāti. Viens no veidiem, kā samazināt nervozitāti, ir iegūt pulksteņa signālu, dalot augstfrekvences pulksteņa signāla frekvenci. Sadalot frekvenci, tiek sadalīts vienāds nervozitātes daudzums ilgāks periods laiks, kas samazina satricinājuma relatīvo daudzumu.
Kopumā, lai samazinātu nervozitātes līmeni, ir jāizvēlas labs pulksteņa avots, jāizvairās no lēniem signāliem un zema pagrieziena ātruma shēmām un jādarbojas ar augstāko iespējamo pulksteņa frekvenci, lai būtu pietiekami liela telpa.
SFDR — harmonikas brīvais dinamiskais diapazons — ir attiecība (decibelos) starp pamata signāla lielumu un maksimālās maksimuma lielumu izvades spektrā, ieskaitot harmonikas, starpmodulācijas produktus un aizstājējproduktus.
SFDR ir svarīgs parametrs daudzkanālu sistēmām. Ja raidītājam nav pietiekami zemu harmoniku līmeņu, šīs harmonikas var radīt traucējumus blakus esošajos kanālos.
Tipisks AD9834 izvades spektrs (10 bitu DDS) pie 50 MHz ir parādīts 1. attēlā. 10. Zīm. 10a, izejas signāla frekvence ir tieši 1/3 no pulksteņa frekvences (MCLK). Tāpēc šajā gadījumā 25 MHz joslā praktiski nav harmoniku, aliasing efekti ir minimāli un spektrs izskatās lieliski; visi spektra maksimumi ir vismaz par 80 dB vājāki nekā signāls (SFDR = 80 dB). Attēlā 10b parāda izejas signāla spektru pie zemākas izejas frekvences; šeit ir lielāks paraugu skaits vienā periodā (bet ne pietiekami, lai iegūtu patiesi tīru sinusoidālo vilni), un izejas signāla spektrs ir daudz tālāk no ideālā; maksimālās harmonikas - otrās - vērtība ir –50 dB attiecībā pret galveno signālu (SFDR = 50 dB).
10. att. Sintezatora AD9834 izejas signāla spektrs ar takts frekvenci 50 MHz un izejas frekvenci f out = MCLK/3 = 16,667 MHz (a) un f out = 4,8 MHz (b)
Kādi automatizācijas rīki ir pieejami uz DDS sintezatoriem balstītu sistēmu izstrādei?
Izmantojot tīmekļa saskarni, ir pieejams interaktīvs izstrādātāja palīgs, kas ļauj aprēķināt frekvences un fāzes kodus noteiktā pulksteņa frekvencē, izejas frekvencē un fāzē. Programma parāda izejas signāla spektru, kas palīdz aprēķināt izejas rekonstrukcijas filtru. Piemērs ir parādīts attēlā. 11. Turklāt programma tabulas veidā parāda visu pamata harmoniku un aizstājvārdu produktu sarakstu un to nozīmi.
Rīsi. 11. Uz DDS balstīta sistēmu izstrādātāja palīgprogramma
Kā šīs programmas var man palīdzēt ieprogrammēt DDS sintezatoru?
Visi nepieciešamie ievades dati ir nepieciešamā izejas frekvence un pulksteņa avota frekvence. Pamatojoties uz šiem datiem, programma izveidos visus kodus, kas nepieciešami DDS sintezatora programmēšanai. Attēlā parādītajā piemērā. 12, takts frekvence MCLK=25 MHz, nepieciešamā izejas frekvence ir 10 MHz. Nospiežot pogu, mēs iegūstam Init Sequence rindu, kas pilnībā parāda DDS sintezatora programmēšanas secību.
Rīsi. 12. DDS sintezatora programmēšanas koda iegūšana
Kā praksē var iepazīties ar DDS sintezatora darbību?
Katrai Analog Devices ražotajai DDS sintezatora mikroshēmai ir arī atbilstošs novērtēšanas panelis. Lai iegādātos produktus un vērtēšanas dēļus, lūdzu, sazinieties ar saviem izplatītājiem. Novērtēšanas dēļiem ir programmatūra, kas ļauj inženierim dažu minūšu laikā pēc komplekta saņemšanas redzēt, kā tā darbojas. Komplektā ar dēli ir arī tehniskais apraksts, kurā ir diagramma un ieteikumi ierīces dizainam un plates izkārtojumam.
Mājas lapa, kas veltīta DDS sintezatoriem: www.analog.com/dds.
Izstrādes rīki: http://www.analog.com/Analog_Root/static/techSupport/interactiveTools/#dds.
Padziļināts kurss par DDS tehnoloģiju izpēti: http://www.analog.com/UploadedFiles/Tutorials/450968421DDS_Tutorial_rev12-2-99.pdf.
AN-605 lietojumprogrammas rokasgrāmata (minēta iepriekš): http://www.analog.com/UploadedFiles/Application_Notes/3710928535190444148168447035AN605_0.pdf.
DDS mikroshēmu atlases rokasgrāmata: http://www.analog.com/IST/SelectionTable/?selection_table_id=27
Mēs saliekam vienkāršu funkciju ģeneratoru iesācēju radioamatieru laboratorijai
Labdien, dārgie radio amatieri! Laipni lūdzam vietnē ""
Mēs saliekam signālu ģeneratoru - funkciju ģeneratoru. 3. daļa.
Labdien, dārgie radio amatieri! Šodienas nodarbībā Radioamatieru skolas sākums beigsim vākt funkciju ģenerators. Šodien saliksim iespiedshēmas plati, lodēsim visas pievienotās detaļas, pārbaudīsim ģeneratora funkcionalitāti un konfigurēsim, izmantojot speciālu programmu.
Un tāpēc es jums piedāvāju savu galīgo versiju iespiedshēmas plate izpildīts programmā, kuru apskatījām otrajā nodarbībā - Sprinta izkārtojums:
Ja jūs nevarējāt izveidot savu tāfeles versiju (kaut kas neizdevās vai, diemžēl, jums bija slinkums), varat izmantot manu "šedevru". Tāfele ir 9x5,5 cm liela un satur divus džemperus (divas līnijas zilā krāsā). Šeit varat lejupielādēt šo dēļa versiju Sprint Layout formātā^
(63,6 KiB, 3488 trāpījumi)
Pēc lāzera gludināšanas tehnoloģijas un kodināšanas tika iegūts šāds apstrādājamais priekšmets:
Sliedes uz šī dēļa ir izgatavotas ar platumu 0,8 mm, gandrīz visi spilventiņi ir 1,5 mm diametrā, un gandrīz visi caurumi ir izgatavoti ar 0,7 mm urbi. Es domāju, ka jums nebūs ļoti grūti saprast šo dēli, kā arī atkarībā no izmantotajām detaļām (īpaši trimmeriem) veikt izmaiņas. Uzreiz gribu teikt, ka šis dēlis ir pārbaudīts un pareiza lodēšana detaļas, ķēde nekavējoties sāk darboties.
Mazliet par dēļa funkcionalitāti un skaistumu. Paņemot rokās rūpnīcā ražotu dēli, droši vien pamanījāt, cik ērti tas ir sagatavots detaļu lodēšanai - gan augšpusē, gan apakšā baltā krāsā uzklāta tā saucamā “sietspiede”, uz kuras norādīti detaļu nosaukumi un to atrašanās vietas ir uzreiz redzamas, kas ļoti atvieglo dzīvi, lodējot radioelementus. Redzot sēdeklis radioelements, nekad nemaldīsies, kurās urbumos to iebāzt, atliek tikai apskatīt diagrammu, izvēlēties vajadzīgo detaļu, ievietot un pielodēt. Tāpēc šodien taisīsim dēli tuvu rūpnīcai, t.i. Slānim no detaļu puses uzliksim sietspiedi. Vienīgais, ka šī “sietspiede” būs melna. Process ir ļoti vienkāršs. Ja, piemēram, izmantojam programmu Sprint Layout, tad drukājot izvēlamies slāni K1 (slāni detaļu pusē), izdrukājam kā pašam tāfelei (bet tikai spoguļattēlā), uzliekam apdruku uz sāniem plāksni, kur nav folijas (ar detaļu malām), centrējiet to (un iegravētās plāksnes gaismā raksts ir diezgan labi redzams) un pēc LUT metodes pārnesam toneri uz PCB. Process ir tāds pats kā tonera pārnešanai uz varu, un mēs apbrīnojam rezultātu:
Pēc caurumu urbšanas jūs faktiski redzēsit detaļu izkārtojumu uz tāfeles. Un vissvarīgākais ir tas, ka tas ir ne tikai dēļa skaistuma dēļ (lai gan, kā jau teicu, skaista tāfele ir jūsu samontētās ķēdes labas un ilgstošas darbības atslēga), bet pats galvenais, lai atvieglotu ķēdes turpmāku lodēšanu. Desmit minūtes, kas pavadītas "sietspiedes" uzklāšanai, ievērojami atmaksājas laikā, saliekot ķēdi. Daži radioamatieri pēc plāksnes sagatavošanas lodēšanai un šādas “sietspiedes” uzklāšanas pārklāj detaļu pusē esošo slāni ar laku, tādējādi pasargājot “sietspiedi” no izdzēšanas. Vēlos atzīmēt, ka toneris uz PCB pielīp ļoti labi, un pēc detaļu lodēšanas ar šķīdinātāju no plāksnes būs jānoņem atlikušais kolofonija. Saskaroties ar šķīdinātāju uz “sietspiedes”, kas pārklāts ar laku, parādās balta plāksne, noņemot, pati “sietspiede” nāk nost (fotogrāfijā tas labi redzams, tieši tā arī darīju), tāpēc uzskatu, ka laku lietot nevajag. Starp citu, visi uzraksti un detaļu kontūras ir izgatavotas ar līniju biezumu 0,2 mm, un, kā redzat, tas viss ir lieliski pārnests uz tekstolītu.
Un šādi izskatās mans dēlis (bez džemperiem un pielikumiem):
Šis dēlis būtu izskatījies daudz labāk, ja es to nebūtu lakojusi. Bet jūs varat, kā vienmēr, eksperimentēt un, protams, darīt labāk. Turklāt uz tāfeles ir uzstādīti divi C4 kondensatori, man nebija vajadzīgās vērtības (0,22 μF), tāpēc es to nomainīju ar diviem 0,1 μF kondensatoriem, kas tos savieno paralēli.
Turpināsim. Pēc tam, kad visas detaļas ir pielodētas uz plates, mēs pielodējam divus džemperus un lodēšanas rezistorus R7 un R10 un slēdzi S2, izmantojot montāžas vadu daļas. Slēdžu S1 pagaidām nelodējam, bet izgatavojam džemperi no stieples, savienojot mikroshēmas ICL8038 un kondensatora C3 10. tapas (t.i. savienojam diapazonā 0,7 - 7 kHz), piegādājam strāvu no mūsu (ceru, ka samontētā) laboratorijas jaudas. pievadiet mikroshēmu stabilizatoru ieejām aptuveni 15 voltu līdzstrāvas spriegumu
Tagad mēs esam gatavi pārbaudīt un konfigurēt mūsu ģeneratoru. Kā pārbaudīt ģeneratora funkcionalitāti. Ļoti vienkārši. Mēs pielodējam pie izejām X1 (1:1) un “parasto” jebkuru parasto vai pjezokeramikas skaļruni (piemēram, no ķīniešu pulksteņa modinātājā). Kad strāvas padeve ir pievienota, mēs dzirdēsim pīkstienu. Mainot pretestību R10, dzirdēsim kā mainās izejas signāla tonis, savukārt mainot pretestību R7 – kā mainās signāla skaļums. Ja jums tā nav, vienīgais iemesls ir nepareiza radio elementu lodēšana. Noteikti vēlreiz izejiet cauri shēmai, novērsiet nepilnības un viss būs ok!
Mēs pieņemsim, ka esam izturējuši šo ģeneratora ražošanas posmu. Ja kaut kas neizdodas vai izdodas, bet nav pareizi, noteikti uzdodiet savus jautājumus komentāros vai forumā. Kopā mēs atrisināsim jebkuru problēmu.
Turpināsim. Šādi izskatās tāfele, kas ir gatava iestatīšanai:
Ko mēs redzam šajā attēlā. Barošana – melns “krokodils” uz kopējo vadu, sarkans “krokodils” uz stabilizatora pozitīvo ieeju, dzeltenais “krokodils” - uz negatīvā sprieguma stabilizatora negatīvo ieeju. Lodētas mainīgās pretestības R7 un R10, kā arī slēdzis S2. No mūsu laboratorijas barošanas avota (šeit noder bipolārais barošanas avots) mēs piegādājam ķēdei aptuveni 15-16 voltu spriegumu, lai 12 voltu mikroshēmu stabilizatori darbotos normāli.
Pieslēdzot strāvu stabilizatoru ieejām (15-16 volti), izmantojiet testeri, lai pārbaudītu spriegumu stabilizatoru izejās (±12 volti). Atkarībā no izmantotajiem sprieguma stabilizatoriem spriegums atšķirsies no ± 12 voltiem, bet ir tuvu tam. Ja jūsu spriegumi pie stabilizatoru izejām ir absurdi (neatbilst vajadzīgajam), tad ir tikai viens iemesls - slikts kontakts ar zemi. Interesantākais ir tas, ka pat uzticama kontakta trūkums ar “zemi” netraucē ģeneratora darbību uz skaļruņa.
Nu, tagad mums vienkārši jākonfigurē mūsu ģenerators. Mēs veiksim iestatīšanu, izmantojot īpašu programmu - virtuālais osciloskops. Internetā var atrast daudzas programmas, kas simulē osciloskopa darbību datora ekrānā. Īpaši šai nodarbībai es pārbaudīju daudzas šādas programmas un izvēlējos vienu, kas, man šķiet, vislabāk simulē osciloskopu - Virtins Multi-Instrument. Šajā programmā ir iekļautas vairākas apakšprogrammas - osciloskops, frekvences mērītājs, spektra analizators, ģenerators, un papildus ir krievu saskarne:
Šeit jūs varat lejupielādēt šo programmu:
(41,7 MiB, 5238 trāpījumi)
Programma ir viegli lietojama, un, lai konfigurētu mūsu ģeneratoru, jums ir nepieciešamas tikai minimālas zināšanas par tā funkcijām:
Lai konfigurētu mūsu ģeneratoru, mums ir jāizveido savienojums ar datoru, izmantojot skaņas karti. Varat izveidot savienojumu, izmantojot līnijas ievadi (ne visiem datoriem tā ir) vai mikrofona savienotājam (pieejama visos datoros). Lai to izdarītu, no tālruņa vai citas ierīces ir jāizņem dažas vecas, nevajadzīgas austiņas ar spraudni ar diametru 3,5 mm un jāizjauc. Pēc demontāžas pielodējiet divus vadus pie spraudņa - kā parādīts fotoattēlā:
Pēc tam pielodējiet balto vadu pie zemes un sarkano vadu pie tapas X2 (1:10). Iestatām R7 signāla līmeņa kontroli minimālajā pozīcijā (pārliecinieties, ka nededzini skaņas karti) un pievienojam spraudni datoram. Mēs palaižam programmu, un darba logā redzēsim divas darbojošās programmas - osciloskopu un spektra analizatoru. Izslēdziet spektra analizatoru, augšējā panelī atlasiet “multimeter” un palaidiet to. Parādīsies logs, kurā būs redzama mūsu signāla frekvence. Izmantojot rezistoru R10, iestatām frekvenci uz aptuveni 1 kHz, slēdzi S2 iestatām pozīcijā “1” (sinusoidāls signāls). Un tad, izmantojot apgriešanas rezistorus R2, R4 un R5, mēs konfigurējam mūsu ģeneratoru. Pirmkārt, sinusoidāla signāla forma ar rezistoriem R5 un R4, panākot sinusoidālā viļņa formu uz ekrāna, un pēc tam, pārslēdzot S2 uz pozīciju “3” (taisnstūrveida signāls), izmantojot rezistoru R2, mēs panākam signāla simetriju. Kā tas īsti izskatās, varat redzēt šajā īsajā video:
Pēc darbību pabeigšanas un ģeneratora iestatīšanas mēs pielodējam pie tā slēdzi S1 (pēc džempera noņemšanas) un saliekam visu konstrukciju gatavā vai paštaisītā (skatiet nodarbību par barošanas avota montāžu) korpusā.
Pieņemsim, ka esam ar visu veiksmīgi tikuši galā, un mūsu radioamatieru iekārtās ir parādījusies jauna iekārta - funkciju ģenerators . Mēs to vēl neaprīkosim ar frekvences mērītāju (nav piemērotas shēmas), bet izmantosim to šādā formā, ņemot vērā, ka mēs varam iestatīt nepieciešamo frekvenci, izmantojot programmu Virtins Multi-Instrument. Frekvences mērītāju ģeneratoram saliksim uz mikrokontrollera, sadaļā “Mikrokontrolleri”.
Mūsu nākamais posms radioamatieru ierīču izzināšanā un praktiskā ieviešanā būs gaismas un mūzikas instalācijas montāža, izmantojot LED.
Atkārtojot šo dizainu, bija gadījums, kad nebija iespējams sasniegt pareizo taisnstūra impulsu formu. Grūti pateikt, kāpēc šāda problēma radās, iespējams, mikroshēmas darbības veida dēļ. Problēmas risināšana ir ļoti vienkārša. Lai to izdarītu, mikroshēmā K561(KR1561)TL1 ir jāizmanto Schmitt sprūda saskaņā ar tālāk redzamo diagrammu. Šī shēma ļauj pārveidot jebkuras formas spriegumu taisnstūrveida impulsos ar ļoti labu formu. Ķēde ir savienota ar spraugu vadā, kas nāk no mikroshēmas 9. tapas, nevis kondensatora C6. 
Šis signālu DDS funkciju ģenerators (versija 2.0) ir samontēts uz AVR mikrokontrollera, tam ir laba funkcionalitāte, tam ir amplitūdas kontrole, kā arī tas ir samontēts uz vienpusējas iespiedshēmas plates.
Šis ģenerators ir balstīts uz Jesper DDS ģeneratora algoritmu, programma ir modernizēta AVR-GCC C ar montāžas koda ieliktņiem. Ģeneratoram ir divi izejas signāli: pirmais ir DDS signāli, otrs ir ātrgaitas (1..8 MHz) “taisnstūra” izeja, ar kuru var atdzīvināt MK ar nepareiziem fuziem un citiem mērķiem.
Ātrgaitas HS (High Speed) signāls tiek ņemts tieši no Atmega16 OC1A (PD5) mikrokontrollera.
DDS signāli tiek ģenerēti no citām MC izejām, izmantojot rezistīvo R2R matricu un LM358N mikroshēmu, kas ļauj regulēt signāla amplitūdu un nobīdi. Nobīde un amplitūda tiek regulēta, izmantojot divus potenciometrus. Nobīdi var regulēt diapazonā no +5V..-5V, un amplitūda ir 0...10V. DDS signālu frekvenci var regulēt robežās no 0... 65534 Hz, tas ir vairāk nekā pietiekami audio ķēžu pārbaudei un citiem radioamatieru uzdevumiem.
DDS ģeneratora V2.0 galvenie raksturlielumi:
- vienkārša ķēde ar parastiem un lētiem radioelementiem;
- vienpusēja iespiedshēmas plate;
- iebūvēts barošanas avots;
- atsevišķa ātrgaitas izeja (HS) līdz 8 MHz;
- DDS signāli ar mainīgu amplitūdu un nobīdi;
- DDS signāli: sinusa, taisnstūra, zāģa un reversā zāģa, trīsstūra, EKG signāls un trokšņa signāls;
- 2×16 LCD ekrāns;
- intuitīva 5 pogu tastatūra;
- frekvences regulēšanas soļi: 1, 10, 100, 1000, 10000 Hz;
- atcerēties pēdējo stāvokli pēc strāvas ieslēgšanas.
Zemāk redzamā blokshēma parāda loģisko struktūru funkciju ģenerators:
Kā redzat, ierīcei ir nepieciešami vairāki barošanas spriegumi: +5V, -12V, +12V. Spriegumi +12V un -12V tiek izmantoti signāla amplitūdas un nobīdes regulēšanai. Barošanas avots ir veidots, izmantojot transformatoru un vairākas sprieguma stabilizatora mikroshēmas:
Barošanas avots ir samontēts uz atsevišķas plates:
Ja nevēlaties pats montēt barošanas bloku, varat izmantot parasto ATX barošanas bloku no datora, kur jau ir visi nepieciešamie spriegumi. ATX savienotāja izkārtojums.
LCD ekrāns
Visas darbības tiek parādītas LCD ekrānā. Ģenerators tiek vadīts ar pieciem taustiņiem
Augšup/lejup taustiņus izmanto, lai pārvietotos pa izvēlni, kreiso/labo taustiņu izmanto, lai mainītu frekvences vērtību. Nospiežot centrālo taustiņu, sāk ģenerēt izvēlēto signālu. Nospiežot taustiņu vēlreiz, ģenerators tiek apturēts.
Lai iestatītu frekvences maiņas pakāpi, tiek nodrošināta atsevišķa vērtība. Tas ir ērti, ja nepieciešams mainīt frekvenci plašā diapazonā.
Trokšņu ģeneratoram nav nekādu iestatījumu. Tas izmanto parasto funkciju rand(), kas nepārtraukti tiek padots uz DDS ģeneratora izvadi.
HS ātrgaitas izvadei ir 4 frekvences režīmi: 1, 2, 4 un 8 MHz.
Shematiska diagramma
Funkciju ģeneratora shēma ir vienkārša un satur viegli pieejamus elementus:
- AVR Atmega16 mikrokontrolleris, ar ārējo kvarcu 16 MHz;
- standarta HD44780 tipa LCD ekrāns 2×16;
- R2R DAC matrica no parastajiem rezistoriem;
- operacionālais pastiprinātājs LM358N (vietējais KR1040UD1 analogs);
- divi potenciometri;
- piecas atslēgas;
- vairāki savienotāji.
Maksāt:
Funkcionālais ģenerators ir salikts plastmasas kastē: 
Programmatūra
Kā jau teicu iepriekš, es savu programmu balstīju uz Jesper DDS ģeneratora algoritmu. Es pievienoju dažas montāžas koda rindiņas, lai ieviestu ģenerēšanas apturēšanu. Tagad algoritms satur 10 CPU ciklus, nevis 9.
void static inline Signal_OUT(const uint8_t *signal, uint8_t ad2, uint8_t ad1, uint8_t ad0)(
asm gaistošs ("eor r18, r18 ;r18<-0″ "\n\t"
"eor r19, r19 ;r19<-0″ "\n\t"
"1:" "\n\t"
"pievienot r18, %0 ;1 cikls" "\n\t"
"adc r19, %1 ;1 cikls" "\n\t"
"adc %A3, %2 ;1 cikls" "\n\t"
"lpm ;3 cikli" "\n\t"
"ārā %4, __tmp_reg__ ;1 cikls" "\n\t"
"sbis %5, 2 ;1 cikls, ja nav izlaišanas" "\n\t"
"rjmp 1b ;2 cikli. Kopā 10 cikli" "\n\t"
:
:"r" (ad0),"r" (ad1),,"r" (ad2),"e" (signāls),"I" (_SFR_IO_ADDR(PORTA)), "I" (_SFR_IO_ADDR(SPCR) ))
:"r18", "r19"
);}
DDS signāla formu tabula atrodas MK zibatmiņā, kuras adrese sākas ar 0xXX00. Šīs sadaļas ir definētas makefile atbilstošajās atmiņas vietās:
#Definējiet sadaļas, kur glabāt signālu tabulas
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection1=0x3A00
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection2=0x3B00
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection3=0x3C00
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection4=0x3D00
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection5=0x3E00
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection6=0x3F00
Šis funkcionālais DDS signāla ģenerators ir samontēts uz AVR mikrokontrollera, tam ir laba funkcionalitāte un amplitūdas kontrole.
Šis ģenerators ir balstīts uz Jesper DDS ģeneratora algoritmu, programma ir modernizēta AVR-GCC C ar montāžas koda ieliktņiem. Ierīcei ir divi izejas signāli: pirmais ir DDS signāls, otrs ir ātrgaitas (1–8 MHz) “taisnstūra” izeja, ko var izmantot MCU atdzīvināšanai ar nepareiziem izplūdumiem un citiem mērķiem.
Ātrgaitas HS (High Speed) signāls tiek ņemts tieši no Atmega16 OC1A (PD5) mikrokontrollera. DDS signāli tiek ģenerēti no citām MC izejām, izmantojot rezistīvo R2R matricu un LM358N mikroshēmu, kas ļauj regulēt signāla amplitūdu un nobīdi.
Nobīde un amplitūda tiek regulēta, izmantojot divus potenciometrus. Nobīdi var regulēt diapazonā no +5V...-5V, un amplitūda ir 0-10V. DDS signālu frekvenci var regulēt diapazonā no 0 līdz 65534 Hz, kas ir vairāk nekā pietiekami audio ķēžu pārbaudei un citiem radioamatieru uzdevumiem.
DDS signāla ģeneratora galvenās īpašības un dizaina iezīmes
- vienkārša ķēde ar parastiem un lētiem radioelementiem;
- vienpusēja iespiedshēmas plate;
- iebūvēts barošanas avots;
- atsevišķa ātrgaitas izeja (HS) līdz 8 MHz;
- DDS signāli ar mainīgu amplitūdu un nobīdi;
- DDS signāli: sinusa, kvadrātveida, zāģa un reversā zāģa, trīsstūra, EKG signāls un trokšņa signāls;
- 2x16 LCD ekrāns;
- intuitīva 5 taustiņu tastatūra;
- Frekvences regulēšanas soļi: 1, 10, 100, 1000, 10000 Hz;
- atceroties pēdējo stāvokli pēc strāvas ieslēgšanas.
Kā redzat, ierīcei ir nepieciešami vairāki barošanas spriegumi: +5V, -12V, +12V. Spriegumi +12V un -12V tiek izmantoti signāla amplitūdas un nobīdes regulēšanai. Barošanas avots ir veidots, izmantojot transformatoru un vairākas sprieguma stabilizatora mikroshēmas:
Barošanas avots ir samontēts uz atsevišķas plates:
Ja nevēlaties pats montēt barošanas bloku, varat izmantot parasto ATX barošanas bloku no datora, kur jau ir visi nepieciešamie spriegumi.
DDS signālu ģenerators - shēma, plate, radio elementi
Funkciju ģeneratora shēma ir vienkārša un satur viegli pieejamus elementus.
Attiecībā uz barošanas avotam nepieciešamo radioelementu sarakstu:
- 3 lineārie regulatori - LM7805, LM7812 un LM7912.
- Diodes tilts (B1).
- 5 elektrolītiskie kondensatori - C1, C7 (2x2000 µF) un C3, C5, C9 (3x100 µF).
- 3 kondensatori (C4, C6, C10) - 0,1 µF.
- Transformators (TR1) - 220V - 2x15V.
- Drošinātājs (F1).
- Slēdzis (S1) - 220V.
- 2. savienotājs (X1 un JP1) - attiecīgi 220V tīkls un 4 kontakti (PSU izeja).
- MK AVR 8 bitu (IC1) — ATmega16.
- Operacionālais pastiprinātājs (IC2) - LM358N (KR1040UD1).
- 4 kondensatori - C2, C3 (2x0,1 µF) un C6, C7 (2x18 pF).
- 13 rezistori - R1 (500 omi); R2, R6, R8, R10, R12, R14, R16, R18 (10 kOhm); R3, R21 (100 kOhm); R20 (100 omi); R22 (12 kOhm).
- 3 apgriešanas rezistori POT (10 kOhm), POT1 (1 kOhm) un POT2 (47 kOhm).
- LCD displejs - HD44780 2x16.
- Kvarcs (Q1) - 16 MHz.
- 6 pogas (BUTTONS, RESET).
- 3 savienotāji - HS, DDS (2 kontakti, BNC); ISP (PLD-6, ISP savienotājs); JP1 (4 kontakti, strāvas savienotājs).
Funkcionālais ģenerators ir salikts plastmasas kastē:
DDS signālu ģeneratora programmatūra
Kā minēts iepriekš, programma ir balstīta uz Jesper DDS ģeneratora algoritmu. Ir pievienotas dažas montāžas koda rindas, lai ieviestu apturēšanas ģenerēšanu. Tagad algoritms satur 10 CPU ciklus, nevis 9.
void static inline Signal_OUT(const uint8_t *signal, uint8_t ad2, uint8_t ad1, uint8_t ad0)(
asm gaistošs ("eor r18, r18 ;r18<-0? "\n\t"
"eor r19, r19 ;r19<-0? "\n\t"
"1:" "\n\t"
"pievienot r18, %0 ;1 cikls" "\n\t"
"adc r19, %1 ;1 cikls" "\n\t"
"adc %A3, %2 ;1 cikls" "\n\t"
"lpm ;3 cikli" "\n\t"
"ārā %4, __tmp_reg__ ;1 cikls" "\n\t"
"sbis %5, 2 ;1 cikls, ja nav izlaišanas" "\n\t"
"rjmp 1b ;2 cikli. Kopā 10 cikli" "\n\t"
:
:"r" (ad0),"r" (ad1),,"r" (ad2),"e" (signāls),"I" (_SFR_IO_ADDR(PORTA)), "I" (_SFR_IO_ADDR(SPCR) ))
:"r18?, "r19?
);}
DDS signāla formu tabula atrodas MK zibatmiņā, kuras adrese sākas ar 0xXX00. Šīs sadaļas ir definētas makefile atbilstošajās atmiņas vietās: