Программа Сервисный Центр
0

Версия DDS генератора на микросхеме AD9833 и микроконтроллере AT90USB162


Одним из важных инструментов в радиолюбительской лаборатории является генератор сигналов. В разделе «Схемы» портала Радиолоцман опубликовано множество схем и решений по данному устройству, на форуме пользователи делятся своими вариантами конструкций и дополнительными материалами. Генераторы заводского изготовления довольно дороги, и не многие могут позволить себе его покупку. С другой стороны в радиолюбительской лаборатории/мастерской вполне достаточно генератора сигналов, который можно сконструировать самостоятельно. Предлагаем вашему вниманию еще один вариант конструкции DDS функционального генератора. Его отличительной особенностью является полное управление по интерфейсу USB (Рисунок 1). 
Версия DDS генератора на микросхеме AD9833 и микроконтроллере AT90USB162
Рисунок 1.Внешний вид платы DDS генартора с установленными компонентами.
Основой конструкции является распространенная специализированная микросхема AD9833 производства компании Analog Devices, выполняющая функцию DDS синтеза. Прямой цифровой синтез (DDS) – метод, позволяющий получить аналоговый сигнал за счет генерации временной последовательности цифровых отсчетов и их дальнейшего преобразования в аналоговую форму посредством цифро-аналогового преобразователя. Так как сигнал изначально синтезируется в цифровой форме, такое устройство может обеспечить быстрое переключение частоты, высокое разрешение по сетке частот, работу в широком диапазоне частот. На сегодняшнем уровне развития схемотехники DDS синтезаторы представляют собой очень компактные микросхемы с низким потреблением.Для микросхемы необходим сигнал тактовой частоты 25 МГц, она имеет встроенные схемы фазовой автоподстройки частоты, таблицу значений синуса и цифро-аналоговый преобразователь. Управление микросхемой осуществляется по интерфейсу SPI, пользователь может установить форму выходного сигнала (синусоида, треугольные или прямоугольные импульсы), частоту в диапазоне 0.01 Гц – 3 МГц, сдвиг фазы. Частоту выходного сигнала можно увеличить до 7 МГц, однако выходной синусоидальный сигнал будет иметь сильные искажения.Дополнительно, используется микроконтроллер Atmel AVR AT90USB162 со встроенным интерфейсом USB и простая аналоговая схема. Сразу стоит отметить, что аналоговая часть генератора очень проста, т.к. не осуществляется регулировка амплитуды и смещение выходного аналогового сигнала, выходной сигнал фиксирован (0 – 4 В). Автор планирует в дальнейшем модернизировать аналоговую часть в виде дополнительного блока к генератору, но пользователи могут самостоятельно экспериментировать с аналоговой частью, опираясь на материалы в сети Интерент и на сайте Радиолоцман (например, статья «Моделирование аналоговой части DDS генератора»).Микроконтроллер, благодаря встроенной поддержке интерфейса USB, реализует виртуальный последовательный порт на персональном компьютере, осуществляет прием и интерпретацию передаваемых команд и управление микросхемой DDS.Операционный усилитель OPA357 в аналоговой части предназначен для усиления выходного сигнала микросхемы AD9833, т.к. ее номинальное выходное напряжение составляет 0.6 В с центром на уровне 0.3 В. Выбор данного ОУ связан с его возможностью работать на высоких частотах.Принципиальная схема и печатная плата разрабатывались в бесплатной мультиплатформенной среде с открытым кодом KiCad.Устройство может питаться от интерфейса USB или от внешнего стабилизированного источника 5 В. В данном случае применен интегральный регулятор напряжения серии LM1117 (Рисунок 2). Два диода Шоттки выполняют защитную функцию при подаче напряжения питания одновременно от двух источников.
Версия DDS генератора на микросхеме AD9833 и микроконтроллере AT90USB162
Рисунок 2.Схема питания DDS генератора.
Схема аналоговой части изображена на Рисунке 3. Блокировочные конденсаторы и их номиналы взяты непосредственно из технического описания на микросхему AD9833, они должны быть обязательно установлены. На схеме предусмотрен джампер выбора источника тактовых сигналов, поэтому тактовый сигнал может подаваться либо от осциллятора установленного на плате, либо от внешнего источника через коннектор BNC.
Версия DDS генератора на микросхеме AD9833 и микроконтроллере AT90USB162
Рисунок 3.Схема аналоговой части DDS генератора
Выходной сигнал микросхемы AD9833 проходит через фильтр низких частот и поступает на вход ОУ. Резистор R10 сопротивлением 50 Ом предназначен для согласования . Контрольные точки, указанные на схеме, использовались автором при тестировании и настройке аналоговой части генератора.Полная принципиальная схема DDS генератора в PDF формате.Печатная плата генератора разработана с учетом использования компонентов для поверхностного монтажа. 3D изображение печатной платы показано на Рисунке 4. На ней виден коннектор BNC для внешнего источника тактовых сигналов, но на печатную плату он не устанавливался.
Версия DDS генератора на микросхеме AD9833 и микроконтроллере AT90USB162
Рисунок 4.3D вид печатной платы DDS генератора в программе KiCad.
Также следует учитывать, что плата разработана под установку осциллятора 25 МГц в корпусе для поверхностного монтажа. Если таковой отсутствует, следует учесть этот момент перед изготовлением печатной платы, или использовать навесной монтаж (Рисунок 5).
Версия DDS генератора на микросхеме AD9833 и микроконтроллере AT90USB162
Рисунок 5.При отсутствии осциллятора на 25 МГц для поверхностного монтажа, можно подключить осциллятор в корпусе DIP навесным монтажом.
Для коммуникации ПК с DDS генератором автор применил простой способ передачи ASCII команд управления, что значительно упростило тестирование и отладку программы микроконтроллера, которая написана на Си в компиляторе WinAVR. Следует учитывать, что все команды заканчиваются символом возврата каретки и перевода строки.Набор команд:sf1 [freq] – установка частоты 1 в Герцахsf2 [freq] – установка частоты 2 в Герцахsp1 [phase] – установка фазы для частоты 1 в градусахsp2 [phase] – установка фазы для частоты 1 в градусахsfo [1/2/m(modulation)] – FSK модуляция выходного сигналаspo [1/2/m(modulation)] – PSK модуляция выходного сигналаso [o(off)/s(sine)/t(triangle)/q(square)] – установка формы выходного сигналаsm [freq] – установка частоты модуляцииК примеру, для установки первой выходной частоты 100 Гц, необходимо отправить команду вида "sf1 100 [символ возврата каретки] [символ перевода строки]".Работа микроконтроллера с интерфейсом USB основана на известном и хорошо зарекомендовавшим себя стеке для микроконтроллеров с открытым исходным кодом LUFA. Также автором был использован готовый код обработки SPI интерфейса и относительно полная библиотека функций для работы с микросхемой AD9833.Приложение для компьютера разработано в среде Python3. Вид окна управляющей программы DDS генератора изображен на Рисунке 6. Логика работы приложения очень проста: при любых изменениях параметров в программе по последовательному интерфейсу (виртуальный COM-порт) отправляются соответствующие команды микроконтроллеру.
Версия DDS генератора на микросхеме AD9833 и микроконтроллере AT90USB162
Рисунок 6.Вид окна управляющей программы DDS генератора.
Демонстрация работы DDS генератораЗагрузкиАрхив с файлами проекта (исходные коды, описание протокола коммуникации, схема и печатная плата (KiCad)) – скачатьДокументация по программному коду микроконтроллераtuomasnylund.fi

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Декабрь 2016 (15)
Ноябрь 2016 (42)
Октябрь 2016 (34)
Сентябрь 2016 (38)
Август 2016 (34)
Июль 2016 (36)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"