Синтезатор частоты на микросхеме AD9835

Рейтинг: 5 / 5

Подробности: Категория: схемы на AVR; Опубликовано: 02.04.2017 14:11; Просмотров: 7463

Понравилась статья - поделись с друзьями

Алексей ТЕМЕРЕВ (UR5VUL), г. Светловодск, Украина
Предлагаемый синтезатор предназначен для совместной работы с приемными и передающими трактами диапазонов 160, 80 и 40 метров с промежуточной частотой 500 кГц.
Синтезатор частоты собран на базе микросхемы прямого цифрового синтеза (DDS) AD9835 [1].

В ней имеются аккумулятор фазы, ПЗУ, хранящее функцию косинус и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Аккумулятор фазы представляет собой накопительный регистр, содержимое которого с каждым поступающим от внешнего тактового генератора импульсом увеличивается на определенное число, называемое кодом частоты. Длина аккумулятора в микросхеме AD9835 — 32 двоичных разряда. Его переполнения игнорируются, счет после них продолжается. Число, накопленное в аккумуляторе, служит аргументом функции косинус, отсчеты которой хранятся в специальном ПЗУ. На выходе ЦАП, подключенного к выходу ПЗУ, получаем синусоидальное напряжение заданной частоты fвих. Ее можно определить по формуле

где fтакт — тактовая частота; N — число разрядов аккумулятора фазы; М — код частоты, занесенный в микросхему по последовательному интерфейсу.
Технические характеристики
Шаг перестройки, Гц.....10, 50, 1000
Напряжение сигнала на нагрузке 50 Ом, В, не менее .....0,5
Напряжение питания, В ...........12
Ток потребления, мА, не
более .......................200
Схема синтезатора приведена на рис. 1.

Микроконтроллер DD1 обрабатывает нажатия кнопок управления SB1—SB4, импульсы валкодера, поступающие на разъем ХР2, и выдает код частоты на входы SCLK и SDATA микросхемы DDS (DA3). Загрузка каждого кода сопровождается импульсом, подаваемым на вход FSYNC. В микроконтроллере включен внутренний тактовый генератор. Источником тактовых импульсов частотой 50 МГц для DDS служит интегральный кварцевый генератор G1. Сигнал с выхода DDS проходит через двухзвенный ФНЧ с частотой среза около 8 МГц (C16L3C17L4C18) и буферный усилитель на транзисторе VT1.
Для отображения информации применен подключаемый к разъему ХРЗ двухстрочный ЖКИ по 20 символов в строке с встроенным контроллером HD44780. В скобках у выводов разъема указаны номера выводов использованного ЖКИ MDLS-20265. При его замене аналогичным другого типа следует учитывать, что нумерация выводов может быть иной. При загрузке в микроконтроллер DD1 соответствующей версии программы можно применить и ЖКИ с двумя строками по 16 символов.
Схема узла оптического валкодера, подключаемого к разъему ХР2, изображена на рис. 2.

Позиционные обозначения элементов здесь в основном соответствуют имеющимся в [2], где этот узел описан подробно. Между излучающим диодом VD7 и сдвоенным фотодиодом VD8 находится непрозрачный для ИК лучей диск с прорезями. При вращении диска фотодиоды поочередно затеняются и освещаются, в результате чего закрываются и открываются транзисторы VT5 и VT6. По знаку фазового сдвига между импульсами на их коллекторах микроконтроллер определяет направление вращения диска, а по числу импульсов — угол его поворота.
При подаче питания синтезатор начинает работать в диапазоне 160 метров на частоте, записанной ранее в память микроконтроллера в качестве стартовой. Нажатиями на кнопку SB4 диапазоны переключаются по кругу. О включенном диапазоне сигнализирует высокий уровень на соответствующем контакте разъема ХР1. Эти сигналы можно использовать для управления внешними устройствами.
По умолчанию шаг перестройки синтезатора — 50 Гц. Но если вращать вал кодер при нажатой кнопке SB2, перестройка будет происходить с шагом 1 кГц, а при нажатой кнопке SB3 — с шагом 10 Гц. Одновременным нажатием на кнопки SB2 и SB4 текущее значение частоты записывают в энергонезависимую память микроконтроллера для использования в качестве стартового.
При нажатии на кнопку SB1 установленная частота запоминается в памяти микроконтроллера. На эту частоту синтезатор будет автоматически переходить в режиме передачи (при низком уровне напряжения, поданного на контакт 1 разъема ХР1). Причем в режиме приема сохраняется возможность настроиться на любую частоту диапазона. После повторного нажатия на кнопку SB1 синтезатор возвращается к обычному режиму работы без разноса частот передачи и приема.
О режиме работы — приеме или передаче — сигнализируют надписи, выводимые в левой части верхней строки ЖКИ (рис. 3).

В этой же строке выводится значение установленной рабочей частоты, а нижняя строка отведена для отображения уровня напряжения, поступающего на контакт 6 разъема ХР1. Подразумевается, что это напряжение с выхода S-метра приемника. Шкала отображения—линейная. Масштаб регулируют подстроечным резистором R6. Оптимальной контрастности изображения на табло ЖКИ добиваются подстроечным резистором R12.
Синтезатор собран на печатной плате размерами 117x48 мм из фольгирован-ного с двух сторон стеклотекстолита, причем верхний слой фольги служит экраном (рис. 4).

Чертеж платы и размещение деталей на ней показаны на рис. 5.

ЖКИ закреплен над платой на стойках со стороны печатных проводников. С этой же стороны установлены кнопки SB1—SB4 и припаян непосредственно к печатным проводникам резистор R13.
Дроссели L1, L2, L5 — малогабаритные импортные. Катушки L3 и L4 содержат по 20 витков провода диаметром 0,25 мм на кольцах К7х4х2 из феррита 20ВЧ. Можно применить и готовые катушки указанной на схеме индуктивности. Трансформатор Т1 имеет три обмотки по 15 витков провода диаметром 0,25 мм на кольце К7х4х2 из феррита 600НН или 1000НН. Генератор G1 — КХО-200 на 50МГц.
К статье прилагаются четыре варианта программы для микроконтроллера DD1, имена файлов которых указаны в таблице.

Они различаются тем, что частота fBblx, генерируемая синтезатором, может быть на 500 кГц (значение ПЧ, заложенное в программу) больше или меньше частоты приема—передачи f0, выводимой на ЖКИ. Сам ЖКИ в зависимости от версии программы должен отображать 20 или 16 символов в каждой из двух строк.
В микроконтроллере должны быть запрограммированы (отмечены "галочками" в окне Configuration and Secirity Bits программы Ponyprog) следующие разряды: BODLEVEL, BODEN, SUTO, SKSELO, SKSEL1, SKSEL3. Автор пользовался для программирования микроконтроллера описанным в [3] простым адаптером, подключаемым к СОМ-порту компьютера. Программы микроконтроллера синтезатора скачать
Перед первым включением синтезатора необходимо тщательно проверить печатную плату на отсутствие замыканий между проводниками, особенно в районе выводов микросхемы DA3. При правильно собранной цифровой части после подачи питания на индикаторе синтезатора будет отображена частота 1900 кГц.
ЛИТЕРАТУРА
1. 50 MHz CMOS Complete DDS AD9835. — <http://www.analog.com/static/
imported-files/data_sheets/AD9835. pdf>.
2. Темерев А. Однодиапазонный синтезатор частоты. — Радио, 2004, № 12, с. 57—60.
3. Темерев А. Синтезатор частоты KB трансивера. — Радио, 2009, № 9, с. 55—57.
От редакции. Программы микроконтроллера синтезатора имеются на нашем FTP-сервере по адресу <ftp://ftp.radio.ru/pub/2010/09/synt9835.zip>.
Радио №9 2010