Синтезатор частоты на AD9850
Синтезатор частоты на AD9850
Николай Большаков, RA3TOX
Arduino — удобная платформа быстрой разработки электронных устройств для новичков и профессионалов. Её применение дает широкие возможности радиолюбителям для реализации своих задумок. Несколько лет назад, создав несколько конструкций, я фактически «заболел» этим девайсом и воплотил несколько своих давних задумок в жизнь. Огромное количество разнообразных модулей и готовых программных библиотек открывает огромные перспективы именно для радиолюбителей. В Интернете много рассуждений о том, как применить Arduino. У многих хватает фантазии только на то, чтобы поморгать светодиодами и, в лучшем случае, собрать термометр или часы. Я тоже прошел через это и со временем поделюсь своими разработками.
Но сечас речь пойдет о синтезаторе частоты. Уверен, что вопрос о его применении перед радиолюбителем не стоит. Много лет назад я затратил огромное количество дискретных элементом и ещё больше нервов, чтобы создать «монстра», работающего в небольшом диапазоне частот.
За основу был взят DDS модуль компании Analog Devices — AD9850. За 10 долларов его без проблем можно приобрести на Aliexpress. Это самый дорогой компонент в конструкции. Кроме этого нам необходим сам Arduino, буквенно-цифровой индикатор и валкодер.
Я не стал изобретать велосипед и, поискав в Интернете, взял за основу отлаженную схему от AD7C (Rich Visokey). Оригинал его статьи можно посмотреть здесь: www.ad7c.com.
После пары часов работ с паяльником получилось вот такое компактное устройство.
Устройство собрано в виде «сэндвича». Конструкция получается компактная и технологичная. На макетной плате размером 50х70 мм распаяны разъемы для установки модулей. На этой кросс-плате устанавливаются LCD-дисплей, модуль Arduino Pro Mini и модуль синтезатора.
Также там установлены валкодер, кнопка расстройки частоты и USB разъем для подключения питания. Такая конструкция позволяет легко менять модули и использовать их, при необходимости, в других конструкциях.
Вид с обратной сторны конструкции с установленными на плате модулями синтезатора и Ардуинкой.
В ваианте, который приводит автор (Rich Visokey — AD7C) частота генератора изменяется от 1 до 30 МГц. В программе можно выставить другой диапазон. Я выставил диапазон от 100 КГц до 40 МГц. (смотрите ниже).
Привожу разводку кросс-платы, если кому интересно. Монтаж выполнен проводом с фторопластовой изоляцией (МГТФ).
Программа для Ардуино, схемы и библиотеки доступны для скачивания здесь: here.
В архиве имеются две версия программы.
AD9850_LCD_ROTARY_WMENUS.ino — это основной вариант. Он используется для генрации выходного сигнала от 1 МГц до 30 МГц.
Вы можете установить начальную частоту при включении прибора, изменяя эту строку: int_fast32_t гх = 7150000.
На экране отбражается выходная частота.
Если у вас есть эталонный частотомер можно подкорретировать точно значение задающего генератора в строке «int32_t freq = frequency * 4294967295/125000000;«.
Версия программы — AD9850_LCD_ROTARY_WMENUS_IF.ino
— это вариант с вычетом промежуточной частотой. Он может быть использован для создания выходного сигнала от 1 МГц до 30 МГц, а также вычитает промежуточную частоту (ПЧ) из сигнала. Вы выставляете начальную частоту так же, как описано выше. При использовании этого варианта вам необходим переключатель и резистор на землю от PIN-A5 на Arduino. Промежуточная частота задается этой строкой программы: int_fast32_t iffreq = 4192000;.
Когда на PIN-A5 низкий уровень(земля) выходной сигнал и показания на дисплее равны. Когда на A5 уровень высокий надо учитывать, что показания на дисплее не совпадают с выходным сигналом (минус частота ПЧ).
Скетчи содержат подробные комментарии, поэтому в программу можно вносить необходимые Вам корректировки.
Версия программы Rev 2.0 (от 6 ноября 2013г.) умеет храненить в памяти (EEPROM) последнюю заданную частоту. Частота должна быть зафиксирована в течении 3-х секунд (настраивается в коде), прежде чем она запишется в память, чтобы не перегрузить EEPROM.
Послесловие.
В дальнейшем я расскажу об использовании более дешевой микросхемы DDS — Si5351. Кроме этого планирую поделиться опытом применения другого синтезатора компании Analog Devices — AD9851. В свое время, мне совершенно бесплатно прислали две микросхемы (AD9850 и AD9851) из компании Analog Devices.
Есть у них такой приятный сервис для предоставления «пробничков», что собственно и сработало. Такое практикуют некоторые компании, просто надо поискать эту услугу на их сайтах. Ключево слово здесь — sample. Не буду томить — смотрите ссылочку.
Удачи и творческих успехов.
73!
Публикация в других источниках разрешена со ссылкой на автора и сайт «Радиофанат» — http://rfanat.ru
6-ти диапазонный AD9850 DDS.
Прошли те времена, когда создание синтезатора частоты любительского
трансивера было под силу самым квалифицированным радиолюбителям.
С появлением микросхемы AD9850 задача упростилась.
За несколько долларов DDS модуль на её основе без проблем можно
приобрести на eBay. Кроме этого нам необходим контроллер, для
управления DDS, буквенно-цифровой индикатор и валкодер.
Я не стал изобретать велосипед и приобрёл готовый, разработанный
индийским радиолюбителем C.
V. Niras / VU3CNS
6-ти
диапазонный DDS, который производится фирмой Indo-ware
Electronics и
используется в SSB
6.1 трансивере.
Этот синтезатор предназначен для работы в составе простых КВ
приёмников
и трансиверов, или же просто как генератор частоты.
Микросхема AD9850 фирмы Analog
Devices, применённая в данном синтезаторе, представляет собой полный
DDS (Direct Digital Synthesis) 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.
В настоящее время поддержка проекта, скорее всего, прекращена,
информацию по DDS VFO необходимо искать по форумах на радиолюбительских
сайтах.
В конце статьи, в разделе «Литература» можно найти ссылки на найденную мной информацию по этому синтезатору.
Внешний вид синтезатора.
Передняя панель.
Назначение кнопок синтезатора.
- CAL: калибровка.
- STEP: шаг перестройки частоты.
- SSB: режим модуляции: USB, LSB, AM, CW.
- RIT: сдвиг частоты при работе CW.
- VFO: выбор между VFO A и VFO B.
- MEM: запись в память/ извлечение из памяти.
Обратная сторона и подключение синтезатора.
Настройка синтезатора.
Подключите DDS.
Установите промежуточную частоту, например, 8.000000 MHz. Делается это
так:
-
Выключите питание. Нажмите на кнопку CAL и держите её. Включите
питание удерживая эту кнопку нажатой. Далее вы увидите следующее:
DDS REF MULT CLK
X1 REFCLK - Отпустите кнопку.
На экране вы видите значение множителя
частоты.
Если у вас синтезатор на AD9850, то должно быть X1.
Если на AD9851, то должно быть X6 (покрутите ручку энкодера, чтобы сменить коэффициент умножения частоты) - Нажмите ещё раз коротко на кнопку CAL и вы увидите опорную
частоту тактового генератора для AD9850 (180 MHz для AD9851). Если у
вас есть возможность точно измерить частоту, вы можете ввести ее сюда:
SYSTEM CLK
125.000000 MHz - Ещё раз коротко нажмите на кнопку CAL и вы увидите:
OFFSET FREQ 0.000000 MHz.
Это частота смещения генератора относительно промежуточной частоты. В нашем случае наша частота ПЧ 8 MHz, значит нужно будет установить ее отрицательное зачение: -8.000000 MHz. Используйте кнопку STEP, чтобы сменить шаг энкодера: зажмите ее и крутите ручку энкодера шаг будет мигать словно подчеркивание.
- Ещё раз коротко нажмите кнопку CAL
MAX DDS FREQ.
Это максимальная частота генератора. Она должна быть где-то 38 MHz. - Ещё раз коротко нажмите кнопку CAL и увидите минимальную
частоту
приёма
MIN RX DDS FREQ 9.000000 MHz.
Из этой частоты вычитается промежуточная частота. Рекомендуется устанавливать здесь частоту в 9.5 MHz, чтобы не залазить на радиовещательный диапазон. Если очень хочется послушать АМ, то можно поставить что-нибудь вроде 8.5 MHz. - Ещё раз коротко нажмите CAL кнопку и увидите частоту
смещения для
SSB:
SSB OFFSET 0.000000 MHz.
Это смещение боковой полосы, обычно равное половине полосы пропускания SSB кварцевого фильтра. Отрицательные значения также действительны, отрицательное смещение просто меняет значения LSB и USB.
Установите сдвиг частоты по скату фильтра, обычно требуется 0.
001400 MHz. - Ещё одно короткое нажатие и вы попадете в частоту настройки
смещения
для телеграфа
CW OFFSET 0.000800 MHz.
Это частота тона для CW. Смещение CW не будет учитываться при передаче, а при приёме частота VFO будет сдвинута на это значение.
Если у вас там ноль, то поставьте свои значения. В нашем случае это 800 Герц, потому что большинство людей предпочитают эту частоту. - Ещё одно коротко нажатие и дисплей покажет SAVING.
Это значит, что ваши настройки будут сохранены.
Если вы запутались, вы всегда можете начать заново, просто подождите немного, DDS сам выйдет из режима настройки. Затем выключите питание и включите снова с зажатой кнопкой CAL.
На этом настройка генератора завершена и уже можете перестраиваться по диапазону.
Работа с памятью синтезатора.
Синтезатор имеет 20 ячеек памяти, в которые, по своему желанию вы
можете сохранить любые частоты на любых диапазонах.
Помимо частоты, в
ячейку сохраняется так же и выбранный режим работы.
Сохранение текущей частоты VFO:
Нажмите и удерживайте кнопку «MEM» в течение 1
секунды, затем вращая ручку настройки выберите ячейку, в которую
желаете сохранить данную частоту. При этом, на дисплее будет
отображаться частота, ранее записанная в эту ячейку. Нажмите и
удерживайте кнопку «MEM» в течение 1 секунды для
сохранения новой частоты в выбранную ячейку, при успешной записи на
дисплее высветится сообщение «SAVING».
Если вы передумали сохранять текущую частоту, сделайте короткое нажатие
на кнопку «MEM» или подождите 10 секунд и
синтезатор сам вернётся в обычный режим работы, без сохранения новой
частоты.
Вызов ячеек памяти.
Коротко кнопку «MEM», вверху на ЖК-дисплее
отобразится «MEM 1», вращая ручку настройки, можно
выбрать ранее сохранённую частоту в ячейках памяти. В этом режиме
трансивер будет нормально работать как на приём, так и на передачу.
Так
же в этом режиме будет работать функция отстройки
«RIT». Для отстройки нажмите кнопку
«RIT» используйте ручку настройки.
Есть два способа перейти из режима памяти, в режим VFO:
1) Короткое нажатие кнопки «MEM», переведет
синтезатор в режим VFO, при этом синтезатор
«вспомнит» на какой частоте он был в последний раз
в этом режиме.
2) Нажмите и удерживайте кнопку «MEM» в течение 1
секунды, синтезатор перейдет в режим VFO при этом будет скопирована
частота из последней вызванной ячейки памяти.
Использование функции расстройки (RIT).
Короткое нажатие на кнопку «RIT» активирует функцию
расстройки. Теперь можно вращая энкодер отстраиваться от текущей
частоты как в большую сторону, так и в меньшую. В верхней строке ЖК
дисплея отображается величина расстройки в герцах.
Повтороное короткое нажатие на кнопку «RIT»
отключит функцию расстройки.
Синтезатор имеет два частотных режима: VFO-A и VFO-B.
Переключение
между этими режимами производится коротким нажатием кнопки
«VFO»
Переключение шага настройки.
Зажмите и удерживайте кнопку «STEP» и на дисплее
подчеркнется разряд, который можно изменить вращением энкодера. Таким
образом можно изменять шаг перестройки от одного герца до одного
мегагерца.
После того как шаг выбран, отпустите кнопку «STEP» .
Выбор рабочей модуляции.
Короткое нажатие на кнопку «SSB» циклично по кругу
бкдет переключать типы модуляции:
CW — LSB — USB – AM.
Блокировка органов управления.
Для блокировки ручки настройки и кнопок управления, нажмите и
удерживайте кнопку «SSB» пока на дисплее
высветиться «LOCKED». Для разблокировки,
повторно
нажмите и удерживайте кнопку «SSB» пока на дисплее
высветиться «UNLOCKED»
Блокировка не распространяется на регуляторы и кнопку PTT.
Выход на передачу.
В синтезаторе есть встроенная кнопка PTT.
Нажмите кнопку PTT и она
останется в нажатом положении, синтезатор перейдет в режим передачи.
Повторное нажатие, вернет кнопку в исходное положение и устройство
вновь перейдет в режим приема. Это очень удобно при налаживании
трансивера или использовании компьютерной гарнитуры.
P.S. Для более чёткого срабатывания переключения режимов приём-передача, номинал резистора на 1 вывод оптрона PC817 нужно уменьшить до 820 Ом. (На схеме обозначен звёздочкой.)
Назначение выводов 14-контактного разъёма:
| 1, 2 | + 8 V |
| 3, 4 | GND |
| 5 | PTT |
| 6 | CW |
| 7 | LSB |
| 8 | USB |
| 9 | 20 m |
| 10 | 80 m |
| 11 | 15 m |
| 12 | 40 m |
| 13 | 10 m |
| 14 | 30 m |
Выводы с 6 по 8 используются для переключения вида модуляции,
с 9 по 14 — для коммутации диапазонных полосовых фильтров.
Литература.
DDS VFO by C.V. Niras / VU3CNS.
DDS VFO AD9850 source code.
Схема модуля синтезатора на AD9850 для трансивера.
SSB6.1 HF Transceiver.
Владимир, EW7AS
Синтезаторы и источники частот
Синтезаторы и источники частотСинтезаторы частот и источники
PDF для домашних конструкторов. 
позволяет осуществлять сверхтонкую настройку и обеспечивает выходной диапазон от 54 МГц до 13,6 ГГц 
Используйте этот соединительный провод для подключения к программатору PicKit2 и PicKit3. Модуль AD9850: Подробное руководство
Генератор сигналов представляет собой электронное устройство, генерирующее сигналы с различными характеристиками, поэтому является очень удобным электротехническим оборудованием.
Одним из таких генераторов является модуль AD9850, обладающий хорошими характеристиками и простой в использовании.
Мы обсудим модуль генератора сигналов DDS AD9850, его особенности, описание распиновки и пошаговый процесс его подключения.
Что такое модуль AD9850?
AD9850 представляет собой модуль генератора сигналов прямого цифрового синтезатора. Это одна из немногих миниатюрных и доступных по цене плат, которые производят аналоговые сигналы, необходимые для проектов генерации слабого сигнала. Примечательно, что цифровое программирование модуля с использованием технологии прямого цифрового синтеза или микроконтроллера поможет управлять движениями.
Синтезатор частот DDS помогает генерировать волны или сигналы. Генерируемые волны могут быть синусоидальной или квадратной формы, если смотреть с помощью осциллографа.
(устройство генератора частотных сигналов.)
Схема выводов AD9850 Описание
Вывод W_CLK в последовательном режиме синхронизирует слова и загружает их в Arduino через режим параллельной загрузки.
Вывод обновления частоты обновляет частоту, найденную в регистре входных данных. Обновление может произойти только тогда, когда часы испытывают нарастающий фронт. Немедленно процесс обновления завершается, и вывод сброса сбрасывает указатель на 0.
С другой стороны, функция вывода данных заключается в загрузке последовательных данных. В то время как сброс устройства очищает все регистры, кроме входного регистра микросхемы. Примечательно, что эта функция достигается за счет перевода записи микросхемы в высокое состояние.
(генератор сигнала крупного плана дисплея осциллографа).
Особенности и технические характеристики AD9850
- Во-первых, модуль использует ток ЦАП 0,03 А и имеет рабочее напряжение от 3,3 до 6 В.
- Во-вторых, работает при температуре от -40 до 850⁰C.
- В-третьих, частота генератора составляет 125 мГц.
- Кроме того, рассеиваемая мощность полностью зависит от мощности блока питания.
- Кроме того, модуль имеет выходную частоту от 0 до 40 мГц.
- Кроме того, у него есть компаратор, который генерирует минимальные флуктуации прямоугольного сигнала на выходе.
- Наконец, он имеет источник или приемник постоянного тока 0,005 А.
(осциллограф, показывающий волновую картину.)
Альтернативные продукты
Два основных альтернативных модуля генератора AD9850 включают генератор сигналов AD9833 и генератор сигналов ICL8038.
Как подключить и использовать модуль AD9850?
(Схема AD9850)
Для подключения модуля AD9850 к внешним компонентам вам потребуется любой микроконтроллер. Кроме того, убедитесь, что у вас есть макетная плата, перемычки, плата Arduino Uno и, самое главное, синтезатор AD9850 DDS.
Подключение
Первым шагом является подключение Arduino и SGM AD9850. Поэтому подключите контакт 5V Arduino к контакту источника питания микросхемы AD9850. Затем ваш контакт D13 подключается к часам загрузки слов.
И контакт D8 на Arduino к FQ-UD. После соответственно подключите D10 и D9контакты Arduino к данным и контакты сброса на модуле. Наконец, контакты заземления на обоих устройствах соединяются, обеспечивая надежное заземление системы.
После процесса подключения установите библиотеку модуля генератора сигналов DDS AD9850 в Arduino IDE. Процесс, связанный с успешной установкой библиотеки, заключается в открытии Arduino IDE. Затем нажмите «Инструменты» и выберите параметр «Управление библиотеками».
После этого в строке поиска введите AD9850. Вы получите несколько раскрывающихся вариантов, но вы должны выбрать AD9850_SPI. Как только это произойдет, вы увидите вариант установки, нажмите на него, и модуль должен начать загружаться.
Код
Важно добавить следующий код Arduino после завершения загрузки программного обеспечения.
(Изображение кода модуля AD7850.)
Вы должны ожидать, что код запустится, следовательно, питание Arduino.
