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.

   

Данный генератор выполнен на базе микросхемы AD9850 фирмы Analog Devices, представляющей собой полный DDS (Direct Digital Synthesis) синтезатор частоты с встроенным компаратором. Такие синтезаторы уникальны своей точностью, практически не подвержены температурному дрейфу и старению . Благодаря высоким техническим характеристикам DDS синтезаторы в последнее время вытесняют обычные аналоговые синтезаторы частоты. Их основ­ное преимущество — очень высокое разрешение по частоте и фазе, управление которыми осуществляется в цифровом виде. Цифровой интерфейс позволяет легко реализовать микро­контроллерное управление.

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» Кн0).

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. 

 

АРХИВ:Скачать