Цифровой генератор от 1Hz до 40 МНz, это просто.
DDS синтезатор на AD9850, привлекает радиолюбителей своей простотой и возможностями.
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.
 |
 |
 |
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.
Прошивка V1.0,+ Proteus.
/*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V2.05.3 Standard
Соединение Меги с AD9850:
MOSI ---> D7
SCK ---> W_CLK
PB2 ---> FQ_UD
Date : 26.05.2013
Author : PerTic@n
Company : If You Like This Software,Buy It
Chip type : ATmega8
AVR Core Clock frequency: 8,000000 MHz
*****************************************************/
#include <mega8.h>
#include <spi.h>
#define FQ_UD PORTB.2 // подключен вывод FQ_UD AD9850
/*********** Переменные **************/
union un_dataword //5 Байт, объединение содержит данные для передачи AD9850
{
unsigned long dataword_freq; // 32 бит слово, для управления частотой
unsigned char dataword_byte[5]; // массив для побайтного доступа
}un;
unsigned long freq =0; // частота Гц
unsigned char i; // счетчик
float k = 34.359738368; // коэффициент 4294967296/F = 34.359738368 для 125MHz тактовой
void set_frq(void)
{
un.dataword_byte[4]=0b00000000; // два младших бита (0 и 1) Обязательно = 0.
// бит 2 устанавливает режим Power-Down
// пять старших бит управляют фазой.
un.dataword_freq = freq*k; // частота
FQ_UD =1;
FQ_UD =0;
for (i=0; i<5; i++)
{
spi(un.dataword_byte[i]);
}
FQ_UD =1;
FQ_UD =0;
}
void main(void)
{
PORTB=0x00;
DDRB=0x2D;
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;
PORTD=0x00;
DDRD=0x00;
TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00;
TCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x00;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
ASSR=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;
MCUCR=0x00;
TIMSK=0x00;
UCSRB=0x00;
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
ADCSRA=0x00;
// SPI initialization
// SPI Type: Master
// SPI Clock Rate: 2000,000 kHz
// SPI Clock Phase: Cycle Start
// SPI Clock Polarity: Low
// SPI Data Order: LSB First
SPCR=0x70;
SPSR=0x00;
TWCR=0x00;
while (1)
{
set_frq();
freq = 500000;
}
}
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.
На основе базовой схемы и программы, вариант программы с названием Версия 2.2(2.3)
Применено другое схемное решение для подключения ЖКИ.
Вариант программы с названием Версия 3.2(3.3)
По своим свойствам эти программы полностью идентичны логике работы, описанной в статье.
Отличия схем заключаются в таких моментах,
-применен микроконтроллер ATmega168,
-программа работает от внешнего кварца 16МГц,
-в программе не задействованы порты МК, подключаемые к UART.
Это дает возможность применить для этой схемы, вариант готовой платки типа Arduino mini, с возможность загрузки программы через бутлоадер.
В архиве проект протеуса и прошивка
Видео от Samodelkinа, демонстрация работы собранной схемы Цифровой генератор от 1Hz до 40 МНz.
Joomla Plugins
Коментарі