На страницах сайта Радиолоцман, в разделе «Схемы», опубликовано множество схем DDS генераторов, от простых, на одном микроконтроллере, до сложных на базе ПЛИС с богатыми функциональными возможностями. Мы рассмотрим еще одну конструкцию такого прибора, функцию DDS синтеза аналогового сигнала в котором выполняет специализированная микросхема AD9833, производства компании Analog Devices, являющейся одним из лидеров в этой области.
Основные характеристики генератора:
- Выходная частота от 1 Гц до 5 МГц;
- Точность 0.1 Гц;
- Форма выходного сигнала: прямоугольные, треугольные, синус;
- Возможность регулировки скважности импульсов;
- 5 В ТТЛ выход;
- Аналоговый выходной сигнал с размахом от +15 В до –15 В;
- Возможность подстройки постоянного смещения в пределах от +15 В до –15 В;
- Пользовательский интерфейс: двухстрочный ЖК индикатор и 16-кнопочная клавиатура.
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.
Выбор микросхемы AD9833 основан на следующих ее преимуществах:
- низкая стоимость,
- малое потребление,
- последовательный интерфейс управления,
- простые команды,
- минимальное количество необходимых внешних компонентов,
- высокая точность выходного сигнала.
Расположение выводов микросхемы AD9833
В качестве источника тактовых импульсов для микросхемы синтезатора необходимо использовать осциллятор со встроенным генератором, простой кварцевый резонатор не подходит для использования совместно с микросхемой. В техническом описании на микросхему указано значение тактовой частоты 25 МГц, но автор применил генератор на 50 МГц, при тестировании устройства никаких проблем не было выявлено.
Прибор снабжен ЖК индикатором, клавиатурой для управления и настройки и переменными резисторами для регулирования уровня, смещения и симметрии. Управление микросхемой DDS синтезатора и всей периферией осуществляет микроконтроллер Atmel AVR ATmega32.
Условно схема DDS генератора разбита на несколько частей: схема питания, микроконтроллерная часть, модуль DDS на микросхеме AD9833, выходная аналоговая часть и пользовательский интерфейс.
Схема питания построена на интегральных регуляторах напряжения и обеспечивает двуполярное напряжение ±15 В для выходной аналоговой части и напряжение +5 В для питания микроконтроллера и периферии.
Микроконтроллер тактируется от встроенного RC осциллятора 8 МГц. Стандартный двухстрочный ЖК индикатор на базе контроллера HD44780 подключен к порту C (Port C) микроконтроллера по 4-битному интерфейсу. Резистор R1 предназначен для регулировки контрастности. К сигнальной линии PC7/TOSC2 подключен звуковой излучатель (буззер), который используется для звукового оповещения пользователя при переключении режимов и настройке. Потенциометр R2, подключенный к каналу ADC0 встроенного АЦП микроконтроллера, используется для цифровой регулировки уровня выходного аналогового сигнала. Регулировка уровня выполнена на базе микросхемы цифрового потенциометра MCP41010 (см. схему выходной аналоговой части), которая управляется микроконтроллером по интерфейсу SPI.
Схема микроконтроллерной части DDS генератора
Управление микросхемой DDS синтезатора осуществляется по линиям микроконтроллера PD0 (DDSDATA), PD1 (DDSFSYNC), PD2 (DDSCLK). Микросхема DDS, осциллятор и несколько пассивных компонентов обвязки конструктивно составляют отдельный подключаемый модуль, что позволит использовать его в других конструкциях или в экспериментах.
Схема DDS модуля генератора на микросхеме AD9833
К аналоговой выходной части генератора предъявляются особые требования, т.к. не так просто усилить сигнал с амплитудой 400 мВ до уровня ±15 В, с выходным током 300 мА на частоте 5 МГц. Поэтому был применен сверхбыстродействующий операционный усилитель LM7171 с обратной связью по напряжению и схема двухтактного транзисторного усилителя мощности. Блокировочные конденсаторы по питанию операционных усилителей на печатной плате должны быть расположены как можно ближе к микросхемам.
Кроме того, в зависимости от формы генерируемого сигнала (прямоугольные импульсы или синусоида) включаются разные схемы предварительного усиления и нормализации сигнала. Переключение этих схем выполнено на реле, которое управляется микроконтроллером, в зависимости от режима работы генератора (транзисторы Q6 и Q7).
На выводе микроконтроллера PD7 генерируются прямоугольные импульсы, которые поступают через буфер на микросхеме 74HC14 на ТТЛ выход генератора.
Схема выходной аналоговой части DDS генератора
ТТЛ выход генератора
Модуль готовой матричной клавиатуры с организацией 4×4 подключается к порту B (Port B). Строки матрицы клавиатуры подключены к линиям порта PB0-PB3, столбцы – подключены к линиям PB4-PB7.
Загрузки
Исходный код и прошивка микроконтроллера – скачать
Купить AD9833 на РадиоЛоцман.Цены
