Частотный генератор своими руками: простые схемы и советы по сборке

KKmoon XR2206 Высокоточный функциональный генератор сигналов — отличный выбор, поскольку он поставляется с хорошо вырезанной печатной платой, компонентами, которые хорошо подходят друг другу и обеспечивают бесперебойную работу.Несмотря на то, что он не может создавать собственные формы сигналов, он, безусловно, дает вам возможность получить прибыль и является одним из лучших наборов для создания функций DIY.

Пожалуйста, помните, что, учитывая очень дешевую природу этих наборов, не ожидайте высокоточного или универсального вывода сигналов, как у профессиональных машин CRO (Прочтите: Лучшие генераторы сигналов сигналов ) .

Итак, это были наши выборы. Мы надеемся, что он заполнил все, что вы ищете, и если у вас есть какие-либо дополнительные вопросы или запросы относительно какой-либо электроники или электрических компонентов, комплектов DIY или чего-либо подобного, не стесняйтесь писать нам в разделе комментариев ниже.Наша команда свяжется с вами в ближайшее время.

Генератор радиочастотных сигналов 150 МГц для испытательного стенда

Когда наш интерес к электронике пробуждается, наш инвентарь начинает расти — сначала знания, полученные с помощью книг и избранных статей, затем небольшой инвентарь деталей и несколько единиц базового испытательного оборудования. Обычно мы начинаем с простого цифрового мультиметра и какого-то источника питания. Со временем мы накапливаем изрядное количество базового оборудования. Однако ни один испытательный стенд не будет полным, пока на нем не будет источника радиочастотного сигнала какого-либо типа.То, что я представлю здесь, — это милый маленький универсальный генератор ВЧ-сигналов, который не займет много места на стенде, восполнит этот недостающий пробел и может быть построен довольно дешево.

Позвольте мне начать с краткого обзора того, что там есть. Генераторы сигналов бывают самых разных видов. Начиная с самого верхнего конца будет генератор, который колеблется только на одной частоте, которая является чрезвычайно точной, например, которую может использовать NIST (Национальный институт стандартов). Это основные стандарты частоты и временные базы, на которые ссылаются все остальные частоты.Они обладают невероятной точностью и могут стоить более 100 000 долларов. Следующими на очереди будут генераторы очень высокого класса с супер-характеристиками точности и стабильности, а также с любым доступным типом модуляции. Сегодня эти моды могут быть довольно сложными. Затем мы переходим к генераторам среднего уровня, которые, хотя и имеют отличные характеристики, будут в большей степени ориентированы на конкретные приложения (ограниченные полосы частот и т. Д.), А не на «универсальные». Многие из них работают медленно из-за программирования и множества кнопок.Как только вы выберете выбранную частоту, они будут работать отлично, но могут стоить от 1000 до 10 000 долларов.

Одна корпорация, в которой я работал, использовала очень сложный микроволновый генератор, который имел отличные характеристики и множество функций, и — хотя с ним можно было выполнить практически любой тест, связанный с частотой — также было медленно добраться до каждой конкретной точки интереса. Руководство пользователя было толщиной 3 дюйма, и, вероятно, потребуется год, чтобы полностью освоить этот генератор.Еще одна вещь заключалась в том, что, как сообщается, он продавался по цене 38000 долларов.

В самом низу кучи находится генератор общего назначения, который может работать от 200 долларов и выше. Они в основном предназначены для обслуживания потребительских товаров и некритических проектных работ. Хотя им не хватает функций и качества генераторов более высокого класса, у них есть несколько очевидных преимуществ: простота использования, скорость работы во всем диапазоне их выходных сигналов, плюс (самое большое достоинство) очень низкая стоимость. Здесь нет набора кнопок или программирования.Просто нажмите переключатель, поверните ручку и быстро доберитесь туда, куда хотите. Их предполагаемый рынок ориентирован на операторов радиолюбителей, любителей или людей, которые любят возиться с электроникой, которые будут такими же людьми, как мы. Попробовав несколько коммерческих генераторов общего назначения на протяжении многих лет, я почувствовал, что можно добиться лучшей производительности, что подготовило почву для разработки одного с нуля. Эти генераторы оценивались в диапазоне от 180 до 250 долларов.

Тот, который я представляю в этой статье, будет иметь превосходную производительность во всех спецификациях и (при условии, что у сборщика есть умеренная корзина для мусора) может быть построен примерно за 50 долларов.Сюда не входит коммерческое жилье, которое стоит как минимум 75 долларов и выше. Как я объясню позже в этой статье, существует процедура создания вашего собственного.

Теория работы

Сердцем этого устройства является радиочастотная дека. Если вы читали мою статью в выпуске за декабрь 2013 года ( 180 МГц Sweep Generator ), вы увидите здесь очень похожую конструкцию. Я достаточно подробно рассмотрел теорию этого раздела в этой статье, поэтому сейчас не буду на этом останавливаться. Я использовал этот стиль в семи или восьми различных конструкциях на протяжении многих лет, от простых одночастотных генераторов до сложных синтезаторов с фазовой синхронизацией, и он всегда был надежным исполнителем.

Начнем с , рис. 1 , радиочастотная дека основана на чудесном чипе, разработанном Motorola в начале 70-х годов. (Настолько популярна, что ее производят до сих пор — почти 40 лет спустя!) ИС представляет собой микропроцессор MC1648. Однако текущие версии имеют форму SMD и называются MC100EL 1648, но все еще доступны в версии DIP. Этот чип является членом семейства ECL (эмиттерно-связанной логики) и в основном представляет собой схему высокоскоростного LC-генератора. Он может охватывать широкий диапазон частот от СЧ, ВЧ и до ОВЧ-диапазонов радиочастотного спектра.Он прост в использовании и имеет встроенную АРУ (автоматическая регулировка усиления), которая может быть адаптирована к вашим конкретным потребностям.

РИСУНОК 1.

В этой конструкции различные резисторы (R13-R16) включаются при переключении полос частот. Импеданс контура резервуара будет изменяться в огромном диапазоне, когда значение настройки фиксированной емкости используется для всех диапазонов, но за счет подрезки смещения АРУ для каждого диапазона он отлично справится с поддержанием выровненного выходного сигнала амплитуды из контура резервуара.Он также имеет усилитель выходного буфера, который я использую нетрадиционным способом для внешнего счетчика.

Цепь LC-резервуара состоит из переключаемых катушек индуктивности L1-L8 и емкости варакторных диодов VD1 и VD2 (которые фактически представляют собой два диода в одном корпусе). Варакторные диоды демонстрируют изменяющуюся емкость PN-перехода с изменяющимся постоянным отрицательным напряжением смещения на этом переходе. Серия SMV 1404 относится к типу Hyper-Abrubt и имеет самый высокий коэффициент Tr (коэффициент настройки) по отношению к напряжению смещения и линейность среди всех различных стилей варакторов.У них есть Tr 16: 1 или выше и диапазон настройки в одну октаву, что дает превосходную линейность.

На мой взгляд, серия варакторов 1404 — лучший варактор, когда-либо созданный для подобных проектов, поскольку они охватывают диапазоны частот от СЧ до УКВ. Как назло, их также труднее всего достать.

Вместо того, чтобы брать выходной сигнал с обычного порта усилителя, который может быть несколько искажен, я решил взять его прямо из подключенной схемы резервуара LC, которая имеет очень чистую форму волны, тем самым сохранив порт усилителя для операции внешнего счета.Создавая его таким образом, он требует значительной буферизации от высокоомной цепи резервуара до 50-омного входа конечного усилителя MMIC (монолитной микроволновой интегральной схемы). Это работа Q1, Q2 и Q3. Все это каскадные эмиттерные повторители, начинающиеся с Q1, который имеет очень низкую входную емкость.

Поскольку высокочастотные повторители с индуктивным элементом в их базовой цепи иногда могут быть непредсказуемыми и вызывать колебания, к базовому входу был последовательно добавлен «стопорный резистор» R2.Это приводит к снижению «Q» паразитных элементов этой области и гарантирует отсутствие каких-либо паразитных колебаний. Q2 добавляет еще больше буферизации, а Q3 настроен для управления конечным усилителем (MMIC 1). С добавлением R9 это дает хорошее согласование импеданса 50 Ом, которое здесь требуется.

Усилитель MMIC относится к семейству микросхем, известных как блоки усиления. Их входное и выходное сопротивление всегда составляет 50 Ом, и они имеют фиксированное усиление без возможности управления этой функцией, кроме добавления аттенюаторов для регулировки входного или выходного уровня.Этот конкретный имеет усиление 20 дБ (напряжение X10) и очень плоский от постоянного тока до диапазона ГГц. Недостаток отсутствия внутреннего регулятора усиления полностью затмевается их исключительной простотой: просто припаяйте его и вперед!

FB1 и FB2 представляют собой ферритовые бусины, которые «поглощают» любые высокочастотные компоненты на этих выводах, поскольку мы хотим, чтобы эти провода были очень тихими. Усилитель GALI-55 хочет видеть постоянный ток 50 мА, а не постоянное напряжение (примерно 4,5 В постоянного тока). Вам может быть интересно, почему я спроектировал его источник питания так, как он показан, что совершенно неэффективно для подачи 50 мА на низковольтное устройство.Все это связано с соотношением пропускной способности, а не просто с пропускной способностью.

Если бы я проектировал генератор, скажем, на выходную частоту от 1 ГГц до 1,15 ГГц, для этого все равно потребовалась бы полоса пропускания 150 МГц. Однако тогда я мог бы использовать один ВЧ-дроссель для нагрузки, и он оставался бы относительно постоянным при этом соотношении изменений. Для питания MMIC при токе 50 мА потребуется всего пять вольт из-за очень низкого падения постоянного тока в этом дросселе. Несмотря на то, что я покрываю ту же полосу пропускания с помощью представленного генератора сигналов, этот метод не сработает.Причина: коэффициент пропускной способности.

Передаточное число более высокоскоростного генератора составляет 1,15: 1, и один дроссель будет представлять постоянную нагрузку в этом диапазоне. Мой генератор имеет соотношение 500: 1 (0,3-150 МГц). Ни один дроссель не мог даже приблизиться к постоянной нагрузке в таком диапазоне. Итак, я стремлюсь к резистивной нагрузке для единообразия во всем диапазоне.

Произведя некоторые вычисления, я определил, что оптимальное значение приблизительно 392 Ом является минимальным, насколько мне хотелось бы.Если продолжить, 392 Ом / 50 мА = 19,6 В и добавление еще 4,4 В на MMIC приводит к необходимости источника питания 24 В постоянного тока. Да, расточительно, но это одна из цен, которую вы платите за усилитель с широкой полосой пропускания. Производитель настоятельно рекомендует не использовать источник постоянного тока в этой цепи.

Рисунок 2 — это схема управления и элементы управления на передней панели, которые довольно просты и понятны. IC1a управляет выводом 5 АРУ MC1648 напрямую для модуляции AM.Поскольку это конфигурация ведомого типа, его амплитуда будет оставаться постоянной, несмотря на изменение нагрузок из-за того, что секция AGC переключателя диапазонов представляет разные нагрузки в зависимости от своего местоположения. Диоды D1 и D2 ограничивают цепь входного сигнала для максимального уровня сигнала 1,4 В P-P. Это сделано для защиты от перегрузки P5 MC1648.

РИСУНОК 2.

R1 ограничивает ток в периоды сильного зажима. Внешний AM-сигнал подается на входной разъем модуляции на регулятор уровня P1 и через переключатель модуляции S2 в положении AM.Для модуляции FM сигнал подается по тому же пути, кроме положения переключателя S2. Оттуда он переходит в точку суммирования IC1b. Когда модуляция не требуется, S2 устанавливается в положение CW (непрерывная волна), а входные конденсаторы модуляции C2 и C7 заземляются, чтобы эти линии оставались бесшумными.

IC1b имеет несколько функций: он суммирует все входы напряжения для управления грубой настройкой, управления точной настройкой и входа модуляции FM (если используется). Сумматоры операционного усилителя хороши для такого типа добавления, поскольку нет абсолютно никакого взаимодействия между входами, питающими его.Как видно, элементы управления настройкой хорошо отфильтрованы, чтобы эта линия оставалась максимально тихой. Для выхода IC1b требуется последовательно подключенный к нему резистор R8 на 100 Ом из-за необходимости управления большой емкостью фильтра при вводе соединения Vt на ВЧ плате. Операционные усилители могут работать нестабильно, вызывая большие нагрузки; R8 — лекарство от этого. Поскольку диапазон настройки Vt должен охватывать диапазон от -6,1 до +0,6 вольт, для его начальной точки необходимо смещение на выходе операционного усилителя на +0,6 В. Это достигается с помощью R9, R10, R11 и D3 на его положительном входе.

D3 обеспечивает удобный источник 0,6 В, но также выполняет еще одну функцию. Он имеет падение на PN-переходе 2 мВ / градус Цельсия, что является полной противоположностью варакторного диода Vd1, Vd2 в баковой цепи. Это помогает стабилизировать частоту генератора в этом отношении (температура окружающей среды) за счет небольшого сдвига Vt в зависимости от температуры. Это не идеально, но помогает.

Блок питания, показанный на Рис. 3 , довольно прост и не требует подробных объяснений. Это может показаться излишним, но это лучшее, что я мог придумать, учитывая разнообразие требуемых источников напряжения.Что касается конструкции операционных усилителей, я большой поклонник сплит-систем. Источник питания 5 В может обеспечивать гораздо больший ток, чем требуется для ВЧ-деки, но я увеличил его, чтобы покрыть параметры счетчика и предварительного делителя частоты. Его также можно использовать для питания разъема на задней панели для питания дополнительных внешних цепей. Кроме того, я разделил 5 В на два разных регулятора, чтобы минимизировать помехи в линиях питания, питающих аналоговую часть (ВЧ-дека) и цифровую часть (счетчик и т. Д.).

РИСУНОК 3.

Строительство

Прежде чем я углублюсь в этот раздел, я не буду вдаваться в подробности всех аспектов строительства, поскольку для обсуждения всего, что связано с ним, потребуется слишком много места в журнале. Не бойтесь, тем не менее, для тех, кто хочет создать этот генератор, у меня есть огромный пакет информации, который я могу отправить вам по электронной почте. Это будет включать в себя полноэкранные изображения, шаблоны сверления в натуральную величину, подробные схемы, советы по строительству, некоторые иллюстрации и множество технических данных.Большая часть этого включена в файлы для загрузки в конце этой статьи.

В это шасси будут установлены только два основных узла: блок RF и блок источника питания. Схема управления настолько минимальна, что я построил ее на небольшой печатной плате (PCB) и прикрутил к плате источника питания. Это упрощает сборку и тестирование перед окончательной установкой каждого блока.

Радиочастотная дека, показанная на , рис. 4 была построена на односторонней печатной плате размером 2 x 2-1 / 2 дюйма с использованием типовой конструкции прототипа радиочастот.MC1648 и R1, Q1, Q2 и Q3 — единственные компоненты, установленные на ламинированной стороне платы. Обязательно используйте гнездо для IC. Поскольку в этом 14-контактном чипе используется только восемь контактов, перед установкой можно удалить семь контактов.

РИСУНОК 4.

Они удобно расположены, как и любой другой контакт, и значительно упрощают пайку компонентов на нижней стороне. После просверливания всех сквозных отверстий все отверстия, кроме заземляющих, расширяются более крупным сверлом примерно 5/32 дюйма, чтобы обеспечить зазор между проводом и медной фольгой.GALI-55 потребует два небольших островка для входных и выходных подключений. Варактор SMV1404 довольно маленький и, несмотря на пайку SMD, я нашел простой способ их установить.

Сначала я отрезаю кусок пластикового ламината (формика и т. Д.) До размеров 3/8 ”x 1/4”, а затем прикрепляю варактор к ламинату пятном суперклея. Убедитесь, что варактор лежит на спине так, чтобы его «ножки» были направлены вверх, так как это облегчает окончательную пайку. Эта сборка — один из последних компонентов, которые я установил, и снова нанесение клея помогает прикрепить ее к печатной плате.Когда все выводы, которые идут к этому устройству, будут припаяны к своим точкам, отрежьте свободный конец до точной длины; Затем установка завершается быстрым припоем к контактам микросхемы. Я использую здесь проволоку № 24 или № 26.

Вставляются остальные активные компоненты, а их выводы используются в качестве точек пайки. Все остальные узлы схемы над землей припаиваются к изолированным стойкам. Две стойки (A и B) возле контактов 10 и 12 MC1648 будут использоваться для первичного тестирования и окончательного подключения переключателя диапазона S1.При построении ВЧ-цепи всегда помните о двух вещах: заземление ВЧ-сигнала необходимо, а длина проводов должна быть короткой. Насколько коротко? Что ж, у инженеров-разработчиков RF есть старая поговорка: «Если вы видите провода, они слишком длинные». Невозможно в реальном мире, но вы поняли. Печатная плата монтируется на шасси с тремя металлическими стойками 1/2 дюйма. Это шасси будет иметь отверстие 3/8 дюйма в вертикальной части для установки переключателя диапазона. Отложите пока этот узел в сторону; дальнейшее тестирование будет сделано позже.

Переключатель радиочастотного диапазона (S1), показанный на рис. 5 , — двухполюсный восьмипозиционный межфланцевый переключатель. Я использовал старый керамический переключатель Centra-Lab 4, который был у меня под рукой. Все деки удерживаются на месте длинными винтами № 4-40 и распорками. Эти переключатели легко разбирать и переделывать. На всех пластинах есть полные 12 позиций, и один металлический кронштейн с изгибающимися язычками используется для фиксации упора для фактического количества желаемых позиций.

РИСУНОК 5.

Количество колод на коммутаторе значения не имеет, но вам нужно как минимум две деки. Ненужные колоды выбрасываются, а вал вафли обрезается, так что он управляет только двумя вафлями. Поскольку катушки цепи резервуара на ВЧ-панели имеют напряжение смещения +1,6 В постоянного тока, нам нужно ВЧ-заземление на их стороне низкого напряжения, которое должно быть изолировано от постоянного тока. Это достигается путем вырезания части односторонней печатной платы примерно по форме пластины переключателя. Затем он совмещается с пластиной, а позиционные выступы и положения монтажных болтов переносятся на пластину заземления.

Поскольку здесь нет движущихся частей, пластина не требует соединения приводного вала. Монтажные отверстия будут просверлены для зазора № 4-40, а отверстия для вывода катушки будут примерно 0,050 дюйма. Пластина заземления будет установлена ​​стороной с фольгой к задней части. Когда катушки готовы к установке, один конец продвигают через язычок положения переключателя до упора, затем другой конец обрезают, чтобы он мог пройти через пластину заземления. Отцентрируйте катушку и припой и подрежьте выступающие концы.

При покупке коммутатора следует учитывать несколько моментов. Обратите внимание на конструкцию монтажных болтов и полные 12-позиционные выступы на каждой деке. Также ищите наименьшее количество металлических скоб, которые кажутся ненужными. Количество дек не имеет значения, если у него есть по крайней мере две, как упоминалось, потому что коммутатор в конечном итоге будет переработан, чтобы иметь две переключаемые пластины (S1A и S1B) и одну пластину заземления. Затем в коммутаторе должны быть две пластины, настроенные на восемь положений, путем регулировки пластины с выступами положения; вал обрезан до длины, достаточной для работы с этими пластинами в случае необходимости; и два болта # 4-40 и распорки, чтобы скрепить все вместе.

Поскольку трудно найти болты № 4-40 длиной более 2 дюймов, при необходимости можно использовать стержень с резьбой. Мне потребовалось два отрезка 1/8 дюйма на переключателе, и, зайдя в местный хозяйственный магазин, я нашел стержень с резьбой. Опять же, отложите пока готовый переключатель в сторону.

Конструкция платы источника питания / управления довольно проста и — с рис. 3, и рис. 7, — не требует дополнительных пояснений. Я использовал кусок толстого ламината (Formica), просверленный для отверстий для вывода компонентов после того, как я сделал узор макета.Основные компоненты были помещены в плату с помощью точки суперклея, а затем проводились двухточечные соединения. Уродливо, да, но его никогда не увидят, а с блоками питания у меня редко возникали какие-либо проблемы. Было бы неплохо, если бы я мог найти один трансформатор с вторичными обмотками высокого и низкого напряжения, чтобы упростить задачу, но, когда я поискал, ничего не обнаружилось.

Однако в последнее время я использую трансформаторы Tamura во многих своих проектах. Они бывают практически любого уровня напряжения / мощности и по очень разумной цене.Плата управления частотой / модулированием содержит почти все компоненты, показанные на рис. 2 , рис. . На передней панели находятся только кастрюли и переключатели, а также несколько компонентов, которые напрямую соединяют эти части. Регулятор уровня модуляции (P1), показанный в списке деталей является немного меньшей версией P2 и P3, и был выбран только потому, что его размер лучше вписывается в доступное пространство панели.

Кожух был сформирован из четырех частей алюминиевого листа и примерно одной ножки из алюминиевого уголка 1/2 дюйма.Размеры примерно 9 дюймов в ширину, 4 дюйма в высоту и 6 дюймов в глубину. Первым сформированным элементом была крышка. Затем были вырезаны все остальные части, а именно: передняя панель, задняя панель и нижняя часть. Я обычно делаю нижнюю часть и заднюю часть из цельного куска, вырезанного по размеру, а затем в моем местном магазине листового металла я делаю требуемый изгиб на 90 градусов, но я был в середине снежной бури и очень хотел закончить это. Итак, я вырезал две части и соединил их под углом 1/2 дюйма, используя заклепки и винты №6-32, как показано на , рис. 7, .

РИСУНОК 7.

Крышка, передняя и задняя панель изготовлены из алюминия 1/16 дюйма, а нижняя часть — из алюминия 1/8 дюйма; все материалы класса # 5052. Этот сплав легко гнуть и при этом обладает хорошей обрабатываемостью. Его можно очень легко разрезать настольной пилой с твердосплавным полотном, и, фактически, большинство деревообрабатывающих инструментов с твердосплавными фрезами могут обрабатывать этот сплав. Я сгибаю детали в тисках с деревянными брусками, поддерживающими область линии сгиба, но я могу сгибать только приклад толщиной до 1/16 дюйма.Кроме того, я иду к своему парню, работающему с листовым металлом. Крышка и передняя панель прикреплены к нижней пластине с помощью шести угловых скоб 3/4 дюйма (как показано на , рис. 7, ) почти так же, как и задняя панель. Затем обработайте переднюю панель и произведите художественные работы, покрасьте спреем крышку в цвет по вашему выбору и прикрепите ножки. Теперь все готово.

Я просверлил отверстие 3/8 дюйма в задней панели для установки разъема BNC для внешнего подсчета частоты. Как видно из Рис. 7 , выключатель питания на 120 В переменного тока установлен прямо над входным шнуром питания.Я полюбил этот метод за последние несколько лет, поскольку он экономит пространство на передней панели и сохраняет 120 В переменного тока и его поля сконцентрированными в одном месте, поэтому мне не нужно изгибать его повсюду, чтобы разместить его на передней панели. (Как упоминалось ранее, у меня есть дополнительная информация по этому поводу.)

Заключительная проверка и эксплуатация

На этом этапе мы готовы провести заключительное тестирование узлов и проверить их перед установкой их на постоянной основе в шасси. Начиная с блока источника питания, подключите к нему 120 В переменного тока и проверьте правильность полярности и напряжения на выходах.Если здесь все в порядке, вы можете использовать это для питания ВЧ-деки для тестирования. Когда радиочастотная дека установлена ​​в ее подшасси, как показано на рис. 6 , временно прикрепите резистор 15 кОм от входа AGC (нижний конец R12) к земле только для этих испытаний.

РИСУНОК 6.

Для управления настройкой вы можете временно подключить потенциометр и резистор ко входу Vt на этой деке. Не устанавливайте переключатель диапазона в это время. Также не подключайте питание 24 В постоянного тока в это время.Подключите +5 В постоянного тока к деке. На данный момент вам понадобятся все ваши катушки, а также 100 мкГн, 10 мкГн и 1 мкГн для этих тестов. Для каждого из них прикрепляйте по одной катушке к стойкам A и B. С осциллографом и частотомером, прикрепленным к эмиттеру Q3, вы должны увидеть примерно 360 мВ чистой синусоидальной волны с каждой используемой катушкой. Не беспокойтесь о точной амплитуде, поскольку она будет скорректирована на более позднем этапе тестирования.

При любой установленной катушке измените диапазон настройки, и вы должны увидеть чуть больше одной октавы диапазона частот для каждой катушки.Точная частота здесь не важна, но каждая катушка должна давать сдвиг частоты примерно 3: 1 при увеличении индуктивности катушки. Отключите питание деки и временно подключите резистор 51 Ом 1/4 Вт от выходного ВЧ разъема к земле. Включите и осмотрите эту точку. Здесь должно быть около 2000 мВ P-P чистой синусоидальной волны. Если все в порядке, выключите питание и снимите катушку.

Подготовьте переключатель, припаяв 1-дюймовый провод к контакту дворника S2B. Также стоит добавить тонкую квадратную прокладку размером 1 дюйм из луженой меди с отверстием 3/8 дюйма в центре, надетую на болт крепления переключателя.Это значительно упрощает установку резисторов AGC, обеспечивая удобную точку заземления. Теперь установите переключатель так, чтобы контакт стеклоочистителя S2B располагался прямо над изолированной стойкой A. Он должен быть примерно на 1/2 дюйма выше стойки.

Затяните гайку крепления переключателя. Припаяйте провод стеклоочистителя и установите проводку от пластины заземления RF на переключателе к выводу B. Добавьте провод с FB1 от контакта стеклоочистителя S1a к нижнему концу R12. Теперь будут установлены индивидуальные ленточные катушки.

Начиная с самого нижнего диапазона и по мере установки каждой катушки, будет производиться проверка частоты на предмет диапазона и правильности обозначенной полосы пропускания.Индуктор ленты 8 (см. Перечень деталей ) представляет собой всего лишь кусок оголенного провода №22 размером 1-1 / 2 дюйма. Начните с отрезка чуть длиннее 2 дюймов, затем обрезайте его по мере необходимости, выполняя тесты ленты. После того, как вы отрежете его до нужной длины, просто намотайте одну или две свободные петли, если это необходимо, чтобы уместиться в отведенном месте. Это практически не изменит индуктивность, в отличие от прямого провода.

Катушки, которые вы используете, могут отличаться от моих по стоимости из-за допусков деталей, и здесь необходимо учитывать множество допусков.SMV-1404 — это очень повторяемый компонент, в то время как катушки могут отличаться на 5% и более. Резисторы, горшки и этот список можно продолжить. Законы вероятности гласят, что половина допусков будет положительной, другая половина — отрицательной, и они будут компенсировать друг друга. Закон Мерфи гласит, что все допуски добавляются в одном и том же направлении и делают конструкцию бесполезной. В реальном мире никогда не бывает так плохо, но все же есть о чем знать.

При покупке катушек было бы неплохо получить разнообразие, близкое к значениям из перечня деталей , а некоторые — около 5% от перечисленных значений.Я заказал 50 штук для этого проекта, так как это был новый дизайн. Детали очень дешевы, и было бы стыдно не хватить, и пришлось бы заказывать катушки на 80 центов за почтовые расходы в размере 6 долларов. Кроме того, вы всегда можете использовать доп в других проектах.

Давайте вернемся к установке змеевиков резервуара и к тому, чего вы здесь хотите достичь. Стремитесь получить диапазон, необходимый для маркировки панели (показан с некоторым отклонением) на каждом конце этого диапазона. В итоге я получил в среднем 5% на концах, но некоторые из них были близки к 1%.Установка резистора AGC и прогрев немного сместят этот диапазон. Фактический общий диапазон частот должен составлять от 0,3 МГц до 150 МГц без промежутков между полосами. Мой работает от 0,295 МГц до 162 МГц. Наличие большого количества перерегулирований — это нормально, но наиболее важным аспектом является то, что метки переключения диапазона гарантируют заявленную пропускную способность. Не могу уместить все в мою маркировку? Вы всегда можете настроить напряжение Vt, чтобы оно подходило. Максимальные напряжения не должны превышать +0,7 В на нижнем конце из-за R9 и R10 на плате управления, и -7.0 вольт на верхнем конце настроечных горшков, изменив R3. Все еще не можете подогнать все по размеру? Затем сделайте то, что я сделал: измените изображение на этикетках лицевой панели.

Когда все настроено и выполнено с этой частью тестирования и у вас есть минимальный период прогрева (10 минут), вы можете теперь отрегулировать напряжение АРУ для каждого диапазона. Сначала начните с самой нижней полосы. Надеюсь, у вас есть блок замены резистора для подключения к дворнику S1A и заземлению. Нагрузите выход резистором на 51 Ом и подключите осциллограф в этой точке.Проходя через каждую полосу, отрегулируйте сопротивление на выходе +10 дБм (2000 мВ P-P) и убедитесь, что вы настроились через полосу, чтобы выбрать лучшую общую равномерность. Обратите внимание на значение R для каждой полосы по мере продвижения.

Вы, вероятно, обнаружите, что одно и то же значение сопротивления будет работать для нескольких диапазонов, минимизируя количество необходимых резисторов. Одно предостережение: я использую осциллограф Tektronix с полосой пропускания 350 МГц -3 дБ, но она идеально ровная только до 100 МГц. Кроме того, он скатывается типичным гауссовским способом.Тем не менее, я откалибровал его для синусоидальных волн вплоть до 500 МГц в среде с сопротивлением 50 Ом. Теперь у меня есть справочная таблица, так что независимо от того, что отображает осциллограф, таблица подсказывает мне, каким должен быть поправочный коэффициент. Большинство осциллографов справятся с работой на частотах до 40 МГц или 50 МГц, но если вы не доверяете своему прицелу за пределами этой точки, используйте значения AGC, показанные на распечатке для диапазона 8. На этом этапе вы можете завершить установку и закрой это.

Примечания к закрытию

Выходной сигнал этого генератора имеет исключительную амплитудную характеристику ± 0.1 дБ в диапазонах с 1 по 7 и ± 0,5 дБ в диапазоне 8. Это связано со встроенными схемами АРУ MC1648. Я не проводил БПФ на выходе, но после просмотра синусоидальных волн осциллографа в течение более 40 лет я развил довольно хорошее зрение на искажения и оценил паразитные составляющие и гармоники как хорошие на 30 дБ ниже выходного уровня. Это чистая синусоида, очень подходящая для такого типа генераторов. LC-генераторы не обладают долговременной стабильностью, как их «старшие братья» с кварцевыми ссылками, и обычно дрейфуют на 500 ppm или более в течение заданного времени.Хотя этот не является исключением из этого правила, он намного превосходит эти цифры.

После часовой разминки я провел множество тестов на краткосрочную стабильность в течение 15-минутных периодов. Я проделал это для каждой полосы на нижнем, среднем и верхнем концах их диапазонов — всего 24 теста. В лучшем случае за это время дрейф составлял 2 ppm, а в худшем — 98 ppm. Остальные колеблются от 20 до 80 частей на миллион, при этом 50 частей на миллион является хорошим общим средним значением. Итак, я мог бы консервативно определить общую краткосрочную стабильность на уровне 100 ppm, что неплохо для LC-генератора.Я также был приятно удивлен тем, что я мог легко ввести сигнал на вход узкополосного наземного мобильного приемника на частоте 155 МГц и удерживать этот вход довольно долгое время — хотя он действительно показал чувствительность к изменениям нагрузки на этих частотах.

Вход внешней модуляции был произвольно установлен на 800 мВ P-P для всех входов. В режиме AM можно получить модуляцию 50% до того, как произойдет мягкое ограничение, а затем жесткое ограничение. Эта функция имеет хороший показатель линейности 3% и около 15 мВ P-P для каждого процента чувствительности модуляции.Схема зажима предотвращает повреждение MC1648 из-за случайного перенапряжения на входе. Без зажима он имеет такую ​​же линейность до 90% мод. Если вам не повезет, не игнорируйте эту функцию. Стандартный тестовый сигнал для AM составляет 30%, так что это достигается и немного.

Вход FM-модуля немного ослаблен в суммирующем усилителе и не так подвержен перенапряжению. При полном P-P 800 мВ это приведет к отклонению примерно 0,5% от несущей частоты.Калиброванное отклонение FM очень сложно достичь и потребует вдвое большей схемы, чем весь генератор со специально обработанными переключателями, поэтому он даже не рассматривался для этой конструкции. Однако, если у вас есть несколько «домашних» частот, для которых вы хотели бы получить известное отклонение, есть один способ добиться этого. Установите генератор на желаемую несущую частоту и осторожно подайте нулевое постоянное напряжение на стыке C7 и R7 на плате управления, при этом модуль управления модулем установлен для работы в режиме FM.Обратите внимание на частоту и медленно увеличивайте напряжение постоянного тока, пока несущая частота не увеличится на желаемую величину отклонения. Напряжение AC P-P, которое совпадает с этим напряжением постоянного тока, теперь будет давать точную величину отклонения, которую вы хотите. Если вы будете делать это часто, подключенный к этой точке разъем на задней панели упростит задачу. Просто имейте в виду, что постоянный ток в конечном итоге попадает на линию Vt к варактору, потому что на этом пути нет блокирующего конденсатора.

Я внес несколько изменений, которые не показаны на изображениях.На ВЧ плате я продлил выводы R10 до 1/2 дюйма на обоих концах, чтобы установить его выше над платой, и немного отогнул от платы. Этот резистор рассеивает один ватт и рассеивает много тепла в медной фольге. Это единственное исключение из правила «коротких сделок». Дополнительная индуктивность выводов повлияет только на полосу 8 за счет увеличения импеданса нагрузки MMIC. Эффект настолько минимален, что его можно игнорировать. Он по-прежнему нагревает плату и — наряду с перевернутым монтажом MC1648, добавляющим еще больше нагрева платы — они поднимают температуру платы примерно на 13 градусов по Фаренгейту по сравнению с окружающей рабочей зоной.

Конечно, часть этого тепла вырабатывается трансформаторами, регуляторами и прочим. Вот почему для стабилизации требуется около часа разминки. Однако через пару минут генератор готов к работе. Просто дайте ему прогреться в течение часа, прежде чем выполнять критическую работу, такую ​​как выравнивание ПЧ и т. Д. Другим изменением было добавление 1-дюймового квадрата тонкого алюминия к выступу регулятора 7824 в блоке питания, так как без этого он имел тенденцию перегреваться.

Я не проектировал ВЧ-аттенюатор для этого устройства, чтобы уменьшить его площадь, занимаемую им, насколько это возможно.Несколько лет назад я купил на eBay очень дешевый аттенюатор HP. Он будет ослаблять 0–130 дБ с шагом 1 дБ и с качеством HP. Я обнаружил, что использую этот аттенюатор даже с оборудованием, в которое он встроен, из-за его широкой полосы пропускания и точности.

В моей статье о генераторе развертки, упомянутой ранее, я показываю конструкцию аттенюатора, который не повредит ваш кошелек. Он имеет приличную производительность до 200 МГц и точность около 5%. Это четыре шага 0-40 дБ с шагом 3 дБ. Его можно расширить до 0–100 дБ с шагом 1 дБ, используя 27 резисторов 5% 1/4 Вт и девять мини-переключателей DPDT, а также некоторые двусторонние печатные платы для корпуса по цене около 30 долларов.Переключатели могут быть установлены вертикально в одну колонку на левой стороне панели.

В любом случае вам придется добавить еще 1-1 / 2 дюйма к ширине панели, чтобы уместить их. (Я мог бы включить это в пакет электронной почты.) Если вы отчаянно нуждаетесь в аттенюаторе, «дешевой и грязной» версии, показанной на рис. 2 , будет достаточно, если потребуется больше мощности / меньше мощности. Кроме того, будут вносимые потери 3 дБ (для защиты MMIC), и они не будут откалиброваны. За пять долларов по частям он вас обойдется.

Что касается того, что я могу изменить в будущем: замена потенциометра R2 для точной настройки на трехоборотный горшок для еще более точной настройки; и добавление внутреннего тонального генератора с выходным сигналом 800 мВ P-P. Затем я подключил его к разъему на передней панели с помощью миниатюрного тумблера SPDT.

Я всегда меняю дизайн к лучшему по мере появления новых идей и компонентов. У меня есть внешний вид генератора часов для этого генератора, включенный в пакет электронной почты. Он работает ровно на половине частоты выходного радиочастотного сигнала, питающего его, и имеет идеальную прямоугольную волну с временами нарастания и спада в низкие наносекунды.Выполняя этот проект, не торопитесь и дважды проверяйте соединения по мере продолжения. А главное, получайте удовольствие! NV

ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ

Загрузки

Что в почтовом индексе?
Дополнительные изображения и схемы

Проекты в области электроники: генератор четырех частот

При разработке, тестировании и обслуживании цифровых и аналоговых электронных схем и встроенных систем возникает потребность в сигналах TTL и CMOS, создаваемых источниками стабильной частоты.Эти источники также полезны для быстрой проверки осциллографов, пробников, мультиметров, частотомеров и другого измерительного оборудования. Эта схема генератора четырех частот производит фиксированные частоты 4 МГц, 6 МГц, 10 МГц и регулируемую прямоугольную волну с переменными частотами от примерно 10 Гц до более 100 кГц.

Схема и рабочая

рис. 1 приведена схема опорного источника четыре частоты. Он состоит из трех шестнадцатеричных интегральных схем инвертора 74C04 (IC1, IC2 и IC3) и одной шестнадцатеричной микросхемы инверторного триггера Шмитта 74C14 (IC4).Каждый из четырех блоков схемы на рис. 1 вырабатывает прямой и инвертированный буферизованный сигнал.

IC1 использует кристалл XTAL1 для генерации сигнала с частотой 10 МГц. Создаваемый выходной сигнал и инвертированный сигнал доступны на разъеме CON1. Номиналы конденсаторов C1, C2 и C3 зависят от параметров кристалла XTAL1 и IC1.

IC2 использует кристалл XTAL2 для генерации сигнала с частотой 6 МГц. Создаваемый выходной сигнал и инвертированный сигнал доступны на разъеме CON2.

IC3 использует кристалл XTAL3 для генерации сигнала с частотой 4 МГц. Создаваемый выходной сигнал и инвертированный сигнал доступны на разъеме CON3.

Как показывает практика, R2 = реактивное сопротивление C3 для IC1. То же самое и с IC2 и IC3.

IC4 и связанные с ним компоненты генерируют прямоугольный сигнал с частотой от 10 Гц до более 100 кГц. Частотные диапазоны выбираются переключателями S1, S2, S3 и S4.

Потметры VR1 и VR2 используются для настройки частоты.VR1 предназначен для более точной настройки частоты, а VR2 — для грубой настройки частоты. Создаваемый выходной сигнал и инвертированный сигнал доступны на разъеме CON4. Частоту можно рассчитать в соответствии с соотношением, указанным в таблице данных IC4.

Питание генераторов должно быть регулируемым; это осуществляется регулируемым регулятором LM317. Подстроечный потенциометр VR3 используется для регулировки напряжения питания 5 В.

Строительство и испытания

Односторонняя печатная плата реального размера для четырехчастотного генератора показана на рис.2 и его компоновка на рис. 3.

Петре Цв Петров был исследователем и доцентом Софийского технического университета (Болгария) и экспертом-лектором в OFPPT (Casablance), Королевство Марокко. Сейчас он работает инженером-электронщиком в частном секторе Болгарии.

Этот проект был впервые опубликован 1 октября 2015 г. и обновлен 4 июня 2020 г.

Очень дешевое РЧ испытательное оборудование для DIY-инженера или студента (

За последние несколько лет достижения в области полупроводниковой технологии и РЧ-дизайна позволили создать множество высокочастотного испытательного оборудования, доступного для обычного инженера, любителя или студента. для личного использования и / или обучения. В настоящее время имеется векторный анализатор цепей стоимостью около 50 долларов США, а также генераторы сигналов, анализаторы спектра и осциллографы за несколько сотен долларов. Ниже приводится список различного высокочастотного испытательного оборудования, включая векторные анализаторы цепей и анализаторы сигналов. , Анализаторы спектра и осциллографы по цене менее 1000 долларов, большинство — менее 500 долларов.Не стесняйтесь покупать один для своего любимого инженера, студента естествознания или любителя электроники на праздники и поощряйте людей исследовать мир высокочастотной электроники.

ВАЦ

AURSINC NanoVNA работает в диапазоне от 10 кГц до 1,5 ГГц с V3.4. Он охватывает HF, VHF, UHF, имеет антенный анализатор, измеряющий S-параметры, КСВН, фазу, задержку и диаграмму Смита. Частотный диапазон от 50 кГц до 300 МГц прямого выхода si5351 обеспечивает динамический диапазон лучше 70 дБ, в то время как расширенный диапазон от 300 до 900 МГц обеспечивает динамику лучше 60 дБ, а диапазон от 900 МГц до 1.Диапазон 5 ГГц лучше, чем 40 дБ динамического диапазона. Цена потрясающая — 60-70 долларов.

miniVNA Tiny — это векторный анализатор цепей на базе ПК, который имеет множество функций и хорошо подходит для проверки антенн и радиочастотных цепей радиолюбителей и коммерческих пользователей. Он производится Mini Radio Systems и работает в диапазоне от 1 МГц до 3 ГГц с шагом в десять Гц. Диапазон Z может составлять от 1 до 1000 Ом, а выходная мощность составляет -6 дБм при 500 МГц. Динамический диапазон составляет до 70 дБ при 500 МГц, питание осуществляется через USB-соединение.Цена <500 долларов США.

Карманный анализатор цепей Pocket VNA питается от USB и охватывает диапазон от 500 кГц до 4 ГГц с динамическим диапазоном 80 дБ в диапазоне МГц и 40 дБ в диапазоне ГГц. Это двухпортовый двунаправленный блок с программным обеспечением для Windows, MacOS, Linux, Android (альфа), Raspberry Pi и открытым программным API для доступа к оборудованию с помощью стороннего программного обеспечения. Цена <500 долларов США.

Mini-Circuits объединилась с Vayyar Imaging , чтобы предложить ученикам комплект DIY VNA .Комплект микроволнового приемопередатчика UVNA-63 включает в себя все, что нужно студентам для создания полнофункционального векторного анализатора цепей и преодоления разрыва между учебной теорией в классе и практическими измерениями в реальных условиях в лаборатории. В комплект входит трансивер Vayyar, работающий на частотах до 6 ГГц, а также соединители, кабели и инструменты для сборки устройства. Студенты могут разрабатывать алгоритмы измерения S-параметров в реальном времени с помощью Python или Matlab®. Хотя это выходит за рамки нашего ценового диапазона, мы подумали, что это хороший образовательный комплект, который стоит включить, цена <3000 долларов (для тех, кто имеет право, есть образовательные скидки в размере 500 долларов).

Генераторы сигналов

ERASynth Micro — это очень доступный генератор сигналов с открытым исходным кодом. Он может питаться от порта USB и оснащен ЖК-интерфейсом для автономного использования без компьютера или телефона. Он может генерировать радиочастотные сигналы с низким фазовым шумом в диапазоне от 12,5 МГц до 6,4 ГГц с архитектурой с двойной системой ФАПЧ. Он может генерировать сигналы от -50 до +15 дБм с фазовым шумом -115 дБн / Гц на выходе 1 ГГц (смещение 10 кГц) и временем переключения 1 мс (типичное).Цена около 250 долларов.

Генератор ВЧ сигналов размером с флэш-накопитель SynthUSB3 , работающий в диапазоне от 12,5 МГц до 6,4 ГГц с шагом 0,01 Гц. Он может регулировать калиброванную амплитуду с разрешением 0,2 дБ до +8 дБмВт и в диапазоне более 50 дБ. Цена около 350 долларов.

Signal Hound VSG25A представляет собой векторный генератор сигналов от 100 МГц до 2,5 ГГц с 12-битным генератором сигналов произвольной формы основной полосы частот I / Q, который может синхронизироваться практически на любой частоте от 54 кГц до 180 МГц и включает в себя 4 096 × 16 буфер битовой последовательности для встроенной или настраиваемой модуляции .Выходной сигнал составляет от -40 до +10 дБмВт в частотном диапазоне и диапазоне импульсов от 6 нс до 25 мс, длительность от 12 нс до 1 секунды. Цена около 500 долларов (также доступна модель с частотой 6 ГГц).

Генераторы BPSG Aaronia обеспечивают радиочастотные сигналы для тестирования защиты от электромагнитных помех и измерений EMI / RFI. Они доступны в четырех различных версиях, охватывающих диапазоны частот от 23,5 МГц до 6 ГГц. Они имеют максимальный уровень мощности до +18 дБмВт и динамический диапазон до 63 дБ, серия BPSG устанавливает новые стандарты для генераторов сигналов с батарейным питанием.Цена от 600 долларов.

Анализаторы спектра

AURSINC TinySA имеет вход UHF MF / HF / VHF от 0,1 до 350 МГц, вход UHF от 240 МГц до 960 МГц и генератор сигналов с 2,8-дюймовым аккумулятором сенсорного экрана. Интерфейс USB реализует протокол Serial over USB (CDC), и есть большой набор команд, которые можно вызывать через последовательный интерфейс. Цена 90 долларов.

LATNEX SPA-6G — это комбинированный радиочастотный проводник и анализатор спектра.Это портативный портативный цифровой анализатор частоты любительского радио-WiFi-сети-звука-аудио-сигнала, который покрывает диапазон от 15 МГц до 2,7 ГГц (комбинированный 3G и WSUB1G) и от 4,85 до 6,1 ГГц (комбинированный 6G). Цена 365 долларов.

OSCIUM WiPry 2500x — это анализатор спектра Wi-Fi для частот 2,4 и 5 ГГц, который просматривает все помехи, включая ZigBee, Bluetooth, радионяни и т. Д. Он поддерживает Android, iOS, Mac, ПК и может сканировать / устранять неполадки. Сигналы Wi-Fi. Цена 650 долларов.

Signal Hound USB-SA44B — это программно определяемый приемник, оптимизированный как узкополосный анализатор радиочастотного спектра в реальном времени.Это компактный, простой в использовании и эффективный инструмент для поиска и устранения неисправностей для обычных лабораторий, студентов инженерных специальностей, радиолюбителей и любителей электроники. Он работает в диапазоне от 9 кГц до 6 ГГц и имеет динамический диапазон от -151 дБм до +10 дБм с полосой разрешения от 0,1 Гц до 250 кГц и 5 МГц. Это был почти единственный анализатор спектра, который мы смогли найти примерно за 1000 долларов.

Осциллографы

Rigol серии 1000 включают осциллографы серий B, D и E.Серия E — это недорогая модель с моделями 50 или 100 МГц, которые включают два канала и 1 миллион точек памяти. В серии D добавлен низкоскоростной цифровой захват, обеспечивающий базовый анализ смешанных сигналов в экономичном пакете. Серия B обеспечивает большую скорость и мощность, включая их экономичную четырехканальную модель DS1204B с частотой 200 МГц, которая обеспечивает выборку 2 Гвыб / с. С такими функциями, как БПФ, запись и воспроизведение, режим прокрутки, альтернативный режим запуска и регулируемая чувствительность запуска, серия 1000 является осциллографом начального уровня.Цена от 260 долларов и выше.

OWON SDS1000 2-канальные серии — это очень экономичные цифровые осциллографы с полосой пропускания от 20 до 100 МГц, частотой дискретизации от 100 до 1 Гвыб / с с 7-дюймовым ЖК-дисплеем высокого разрешения, включая SCPI и поддержку LabVIEW. Цена от 260 долларов и выше.

Hantek DSO4004C Series — это четырехканальный осциллограф с одним канальным генератором сигналов произвольной / функциональной формы, независимыми клавишами осциллографа и генератором сигналов с полосой пропускания от 80 до 250 МГц, минимальным диапазоном измерения 500 мкВ / дел, цифровой частотой дискретизации 1 Гвыб / с система запуска, высокая чувствительность запуска, низкий джиттер запуска и 7-дюймовый цветной TFT-экран высокого разрешения.Цена от 279 долларов и выше.

Oscium имеет интересный осциллограф — iMSO-204x превращает смартфон или планшет в осциллограф смешанных сигналов. Он имеет два аналоговых и четыре цифровых канала, частоту дискретизации 50 Мвыб / с и полосу пропускания 5 МГц. Цена — 399,97 долларов.

Keysight Technologies Осциллографы InfiniiVision 1000 серии X — это приборы начального уровня с полосой пропускания от 50 до 200 МГц, 2 или 4 аналоговыми каналами и скоростью обновления до 200 000 осциллограмм в секунду. Они могут выполнять профессиональные измерения, графики Боде (только для моделей G), маску, тестирование, математику, БПФ, аналоговую шину и запуск / декодирование протокола (все стандартные).Хорошо подходит для преподавателей, которые легко настраиваются в учебных лабораториях с помощью бесплатного набора ресурсов для преподавателей. Цена от 480 долларов и выше.

Осциллограф Tektronix TBS1000C разработан для учебных заведений, разработчиков встроенных систем и сообщества производителей. Он включает в себя 7-дюймовый цветной дисплей WVGA с частотой дискретизации до 1 Гвыб / с, полосой пропускания от 50 до 200 МГц и пятилетней гарантией. Его система учебного курса объединяет лабораторные упражнения с пошаговыми инструкциями для студентов. Цена начинается от 500 долларов.

Teledyne LeCroy T3DSO1000 / 1000A имеют двухканальные и четырехканальные модели. Двухканальная модель доступна с полосой пропускания 100, 200 или 350 МГц, с одним АЦП с максимальной частотой дискретизации до 2 Гвыб / с и памятью для дискретизации до 28 Мбайт. Когда все каналы включены, каждый канал имеет частоту дискретизации 500 Мвыб / с и стандартную длину записи 7 Мвыб. Когда активен только один канал на АЦП, максимальная частота дискретизации составляет 1 Гвыб / с, а максимальная длина записи — 14 Мбит / с.Цена от 725 долларов.

Rohde & Schwarz Осциллографы R & S®RTC1000 имеют полосу пропускания от 50 МГц до 300 МГц, макс. частота дискретизации 2 Гвыб / с, макс. глубина памяти два миллиона отсчетов, 8 цифровых каналов (опционально, дооснащение) и генератор шаблонов 4-битных шаблонов до 50 Мбит / с. Цена от 980 долларов.

GW Instek MDO-2000A имеет выбираемую полосу пропускания от 100 до 300 МГц. Частота дискретизации составляет 2 Гвыб / с, а глубина памяти — 20 МБ / канал. Дисплеи доступны с 5.ЖК-экран TFT от 7 до 8 дюймов. Он имеет глубину памяти 20M на канал и технологию отображения формы сигнала VPO. Цена около 1000 долларов и выше.

SIGLENT SDS1000DL + серия — двухканальная модель 50 МГц. Он включает в себя память на 30 кбайт с 7-дюймовым ЖК-экраном TFT. Наряду с частотой дискретизации 500 Мвыб / с SDS1000DL + поддерживает 32 измерения параметров и общие математические операции для ускорения сложных / повторяющихся измерений. Цена начинается от 260 долларов США и выше для более широкой полосы пропускания.

Сообщите нам, если вы найдете других, которые можно добавить в список.

(PDF) Сделай сам ультразвуковой генератор сигналов для звуковых экспериментов

2

Многие физические факультеты по всему миру имеют при себе электронные и механические мастерские. Работа этих мастерских

заключается в разработке и создании экспериментальных установок и инструментов для исследований и обучения

студентов бакалавриата.

Мастерские обычно обслуживаются опытными специалистами и оснащены дорогостоящими токарными станками, станками с ЧПУ, электрическими измерительными приборами

и несколькими другими необходимыми производственными инструментами.

Однако в развивающихся странах, таких как Судан, нехватка квалифицированных технических специалистов и адекватно оборудованных мастерских

препятствовала усилиям этих департаментов по дополнению своих лабораторий самодельным оборудованием. Единственный вариант

— покупка необходимого оборудования и экспериментальных установок у специализированных производителей. Последний вариант

невозможен для департаментов в развивающихся странах, где финансирование образования и исследований скудно и очень ограничено

, поскольку оборудование этих производителей, как правило, слишком дорогое.

Хотя наш факультет физики является лучшим в Судане, тем не менее, мы изо всех сил пытаемся оснастить

наших студенческих учебных лабораторий необходимым оборудованием.

За последние пару лет и с развитием инструментов для создания прототипов, таких как Arduino и микроконтроллер

плат разработки, более дружественных языков программирования, 3D-принтеров, настольных станков с ЧПУ и простого в использовании программного обеспечения

CAD / CAM, потребность в квалифицированных технических специалистов и дорогостоящего оборудования для мастерских было ослаблено1.

Наличие таких простых и относительно простых в использовании инструментов привело к увеличению числа учителей

и исследователей, желающих разработать свои собственные экспериментальные установки2.

В течение прошлого года, мотивированные необходимостью оснащения наших лабораторий новыми установками, мы открыли небольшую мастерскую

на кафедре физики для разработки экспериментальных установок, которые будут использоваться в наших лабораториях для студентов

. Генератор ультразвуковых сигналов, который мы здесь описываем, является одним из таких устройств.

I. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И ПРИЕМНИКА

Измерение скорости звука с помощью ультразвукового преобразователя / приемника и многих его вариаций является классическим экспериментом в программе бакалавриата по физике3-11. Обычно его проводят студенты-физики на первом курсе их

бакалавриата. В эксперименте используется генератор ультразвуковых сигналов и преобразователь для создания синусоидальной волны

в частотной области 35-45 кГц.Выходной сигнал одновременно наблюдается в одном канале двухканального осциллографа

. Звук из преобразователя принимается приемником, сидящим на расстоянии S от преобразователя

(см. Схему эксперимента на рисунках (1a и 1b)). Выходной сигнал приемника подается на другой осциллограф канала

. При одновременном отображении обоих каналов на осциллографе измеряется время t, затрачиваемое звуковой волной

на преодоление расстояния S между преобразователем и приемником.Затем скорость звука рассчитывается как

C = S

т. (1)

Обычно измерения проводятся для разных значений Sand и графика SV. t используется для расчета скорости звука

, которая в данном случае является наклоном построенной прямой линии.

Другой вариант эксперимента проводится путем установки осциллографа в режим X Y. В этом режиме канал

один является осью x, а второй канал — осью y. В этой установке мы наблюдаем за формой фигур Лиссажу.Форма цифры

показывает фазовый сдвиг между сигналами в двух каналах. Прямая линия с положительным наклоном указывает нулевой сдвиг фазы

между двумя сигналами (2a), прямая линия с отрицательным наклоном указывает фазовый сдвиг на 180 ° (2b), а эллиптическая форма

указывает другие значения фазового сдвига. (2в). Перемещая преобразователь и приемник в направлении

или от них друг к другу и обращая внимание на расстояния, дающие нулевой и 180 ° фазовый сдвиг, длина волны λ звуковой волны может быть измерена

.Зная частоту f используемой звуковой волны, скорость звука вычисляется как

C = λf. (2)

A. Генератор ультразвуковых сигналов

В этом разделе мы обсудим схему генератора сигналов. Схема построена на микросхеме AD9850 и модуле

12-13. AD9850 — это ИС прямого цифрового синтеза (DDS), способная генерировать синусоидальные волны в диапазоне частот

от 1 Гц до 62,5 МГц ?. Доступен модуль13, который включает в себя необходимые схемы от AD9850 до

напрямую подключаются к микроконтроллеру, PIC18F4520 в этой схеме.Двойной цифровой потенциометр (MCP4210) используется для управления

усилением операционного усилителя и контрастностью ЖК-дисплея. Поворотный энкодер с переключателем используется для изменения выходной частоты

, амплитуды, контрастности ЖК-дисплея и подсветки. Принципиальная схема генератора сигналов показана на рисунке

Я спроектировал и построил собственный генератор функций

Последние два-три месяца я провел последние два-три месяца, работая над bFunc, платой генератора функций с открытым исходным кодом. У меня давний зуд было спроектировать небольшую часть оборудования с открытым исходным кодом, и мне нужен был генератор функций для моего собственного стенда.Я также был немного одержим микросхемами прямого цифрового синтеза, и мне нужен был предлог, чтобы использовать его в проекте.

Это моя рецензия на мою работу и небольшой предварительный обзор того, что готовится к следующему этапу проекта.

Мне часто задавали этот вопрос — в основном от моих друзей и членов семьи, которые не являются инженерами-электриками. Я воспринимаю это как знак того, что веду очень уравновешенный образ жизни. Так же важно, чтобы в вашей жизни были люди, которые не знали , что такое генераторы функций, как и люди, которые знают, что такое , знают, что они из себя представляют.

Функциональные генераторы на самом деле являются обычным оборудованием для электрических испытаний. На самом базовом уровне они используются для генерации наиболее распространенных типов электрических сигналов: синусоидальной, треугольной и прямоугольной. Эти три типа сигналов — это хлеб с маслом из лота концепций электротехники. Наличие известного источника сигналов такого типа чрезвычайно полезно в лабораторных условиях. Если вам нужна демонстрация, это видео на YouTube из Ноттингемского университета является отличным введением в то, что делают генераторы функций.

Более дорогие генераторы функций могут делать более причудливые вещи: генерацию шума, генерацию сигналов произвольной формы и даже схемы модуляции RF (OOK, ASK, PSK, FSK). Это здорово, но я бы сказал, что 99% их использования и полезности исходит от этих трех исходных типов сигналов.

Причин множество.

У меня не было, а мне было нужно.

Само по себе это ужасная причина создавать собственное испытательное оборудование. Если, конечно, вы не работаете в какой-то действительно нишевой области физики, где у вас нет другого выбора, кроме как создать собственное испытательное оборудование.

Я начал изучать микросхемы прямого цифрового синтеза несколько месяцев назад и подумал, что они классные. Я также занимался разработкой некоторых настольных схем, но без генератора функций мне было трудно сравнивать их производительность с LTSpice. В конце концов я решил: «Это не так уж и сложно». Итак, я начал создавать генератор функций на базе микросхемы DDS. Почесывание собственного зуда казалось довольно верным способом мотивировать себя завершить это. К счастью для меня, этот проект почесал несколько проблем: потребность в генераторе функций, желание использовать микросхему DDS, желание заниматься большим количеством встроенных программ и т. Д.(Подробнее о встроенном программировании чуть позже.)

Я не единственный любитель, у которого нет генератора функций.

Я видел достаточно снимков рабочего места на / r / electronics, чтобы знать, что существует , так много производителей в сети с очень небольшим надлежащим испытательным оборудованием. Более того — так много из них, кажется, не понимают, почему необходимо или полезно иметь испытательное оборудование. Многие люди создают проекты, не беспокоясь о том, чтобы поделиться действительно основными рабочими характеристиками своей работы.Никого не волнуют частотные характеристики своих схем? А как насчет фазовой характеристики ?!

Я бы также сказал, что многие люди действительно не могут позволить себе испытательное оборудование известных марок. У меня точно нет 1500 долларов, чтобы потратить на генератор функций Keysight. Думаю, то же самое верно и для значительной части любителей электроники в Интернете.

Моя гипотеза создания bFunc на самом деле двояка:

• Многие производители не имеют доступа к приличному, доступному по цене оборудованию для тестирования и
• Многие производители не понимают, зачем им эти инструменты.

Я рассматриваю этот проект как прекрасную возможность убить двух зайцев одним выстрелом — дать сообществу разработчиков более совершенные инструменты и дать им инструмент, из которого они могут чему-то научиться.

Хотел еще программировать.

В последнее время у меня не так много шансов заниматься программированием. Мне не хватало встроенного C. Пришло время снова почесать этот зуд.

По совпадению, я тусовался во многих уголках Интернета, которым действительно очень нравятся микроконтроллеры STM32 серии ST Micro.Я подумал, что это еще одна возможность убить двух зайцев одним выстрелом.

Я хотел попробовать начать (очень) малый бизнес.

Моя первоначальная цель для этого проекта состояла в том, чтобы создать прототип и построить его вовремя для OSHWA Summit 2020. Я надеялся, что смогу пойти на конференцию и продать несколько из этих плат людям, которым нужна была дешевая небольшая функция. генератор для стимуляции цепей, которые они строят. Почему? Потому что я ни разу не продал ничего в своей проклятой жизни, и потому что я провел так много времени в Hacker News, что мне промыли мозги, заставив поверить в то, что предпринимательство — это ответ на все ваши проблемы.

Хотя серьезно. Я хотел попробовать свои силы в продаже продукта. Я никогда раньше этого не делал. Я хотел проверить свои идеи на рынке и посмотреть, как рынок отреагирует. Я рад сообщить, что пока что рынок положительно отреагировал!

Я хотел узнать про USB.

Универсальная последовательная шина — везде . Он заряжает наши телефоны. Он регистрирует наши нажатия клавиш. Он передает наши данные между компьютерами — попробуйте, как Dropbox и Google Drive могут его вытеснить.

Я считаю, что USB — это фундаментальная технология для нашего современного цифрового общества. Такие технологии заслуживают изучения!

Я хотел отвлечься.

OSHWA Summit 2020 — это крайний срок, установленный мной для подготовки этого проекта.

С другой стороны, я уложился в срок!

С другой стороны, из-за COVID-19 саммит OSHWA был переведен на полностью цифровую конференцию.

В результате я не поехал в Нью-Йорк, я не представил свои работы, я не встретил других хакеров оборудования, я не прошел Go, я не собрал 200 долларов.

Это была краткосрочная неудача, но долгосрочная победа. Во-первых, у меня был хороший маленький проект, над которым нужно было работать в условиях изоляции от COVID-19. Это был действительно очень ценный . Всякий раз, когда мне скучно или тревожно, я могу на несколько часов исчезнуть в лаборатории электроники в подвале и задействовать новую функцию, провести несколько тестов или написать краткое описание функций. Это похоже на головоломку, но с гораздо большим количеством таблиц данных и ошибок компилятора.

Все это дополнительное время привело к созданию лучшего продукта, более крутого и полезного маленького гаджета.За время, прошедшее после OSHWA, мне уже удалось добавить в bFunc множество важных функций, в том числе:

• Добавление номеров версий в кодовую базу и идентификаторов сборок в мою прошивку.
• Добавление поддержки загрузчика, чтобы прошивка могла быть обновлена ​​через USB.
• Добавление функции пилообразной волны.

Я полагаю, что через несколько месяцев работы этот уровень функциональности станет еще богаче и полнее.

Ненавижу программировать большую часть тестового оборудования.

Я когда-либо имел дело только с дорогим тестовым оборудованием с дерьмовыми интерфейсами сценариев. Я ненавижу SCPI особенно страстно. Похоже, что это стандарт связи де-факто для большинства электронного испытательного оборудования. Я уверен, что он используется только потому, что у него много наследия. Мне трудно запоминать, излишне вложены и сложно запрашивать на лету.

Я хотел иметь шанс стать тем изменением, которое я хотел видеть в мире, в области программирования программируемого испытательного оборудования.Как спросите вы? К написал свой проклятый тестовый аппарат с последовательным интерфейсом .

Самая лучшая часть этого проекта, без сомнения, — это все классные вещи, которые я узнал. Все эти высокие цели потребовали чертовски много знаний.

Последовательные интерфейсы нетривиальны.

Вступая в этот проект, я просто предположил, что последовательные консольные терминалы — это просто стандартизированная вещь, которую все поняли, и что был согласован единственный «правильный путь».

Как я был очень, очень неправ.

Кажется, что каждая отдельная операционная система и пакет эмуляции терминала имеют свой собственный специальный набор управляющих символов и функций. Я этого не понимаю. Это похоже на то, что должно было быть стандартизовано много лет назад, но все мы знаем, как это получается:

Например: вы знаете, что такое большая проблема, чтобы правильно работать с несколькими ОС? Возврат. Позвольте мне объяснить:

• Mac отправляют символ DEL ( 0x7F ) при нажатии клавиши Backspace.Это связано с тем, что клавиша клавиатуры, которая обычно является «Backspace», на клавиатуре Mac является клавишей «Удалить».
• Компьютеры Windows отправляют символ возврата ( \ b ), как обычные машины. Я читал несколько сообщений на форуме в Интернете, в которых говорится, что это поведение различается в зависимости от программного обеспечения эмуляции терминала. PuTTY, мой эмулятор терминала, работал как чемпион, безупречно удалял и стирал символы в буфере. Однако мне интересно, когда я получу сообщение об ошибке несовместимости терминала.

Я нахожу немного странным и удивительным, что в Windows было намного проще заставить последовательный терминал работать должным образом. Мак, я так и не понял. (Это то, что вы знаете, как исправить? Я был бы очень рад вашей помощи в этом проекте, если вы это сделаете.)

Это, должно быть, более сложная проблема, чем кажется — или, может быть, мне просто не хватает исторического контекста полностью решить сам.

ST Micro серьезно относится к опыту разработчиков.

Об этом я мог бы написать целый пост.Раньше я думал, что Microchip — настоящая стая ботаников в мире микроконтроллеров. Я могу сказать, просто из документации, что ST Micro дает им возможность за свои деньги. Когда начать? Есть так много вещей, которые показывают, насколько они заботятся о хороших впечатлениях для своих конечных пользователей.

Исчерпывающая, подробная документация.

Тот факт, что сейчас 2020 год, и я должен назвать это аплодисментами, шокирует, но, эй, вот оно.

ST Micro явно интересует о хорошей документации.Их таблицы данных: отлично .

Более того: ST написала уровень аппаратной абстракции для своих микроконтроллеров, и — руководство по программированию для него. Поставщики довольно часто поставляют HAL. Не могу сказать, что когда-либо работал с человеком, который предоставил вместе с ним достойный бесплатный пакет документации. Браво!

A с батареями, встроенный загрузчик.

Эта единственная особенность серии STM32 — глоток свежего воздуха. Я мог бы написать целый пост фаната про встроенный загрузчик.Я работал со многими поставщиками микроконтроллеров, которые рекомендуют покупать следующую по величине деталь всякий раз, когда мы спрашиваем о возможностях загрузчика, потому что «вам понадобится дополнительное флеш-пространство для хранения загрузчика». Затем, когда мы предварительно условились обойтись без большей части, они вскользь упоминают, что их эталонный дизайн загрузчика поддерживает только UART и I2C — и что, если вам нужна поддержка USB, вам нужно будет написать его самостоятельно. Кажется, что каким-то образом протокол, для которого нам нужна поддержка загрузчика, — это , всегда — тот, который производитель не реализовал.

У меня нет ни хрена , почему полупроводниковым компаниям это кажется хорошей бизнес-логикой.

Подумайте об этом. Периферийные USB-устройства полезны только в контексте USB-хоста, к которому они подключены. Это 2020 год, и большинство USB-хостов являются подключенными к Интернету персональными компьютерами, поэтому почти невозможно представить, что вы не сможете:

1. Загрузить новое программное обеспечение из Интернета на свой персональный компьютер, а затем:
2. Загрузить указанное новое программное обеспечение с с компьютера на периферийное USB-устройство.

У вас есть как минимум 12 Мбит / с канал передачи данных к периферийному устройству и подключение к Интернету на хосте. Почему не хочет возможность обновления периферийных устройств ?!

Дополнительно — почему вы намеренно ограничиваете возможности обновления программного обеспечения, доступные вашим клиентам? На этом этапе вы просто накладываете искусственные ограничения на последующих клиентов и ограничиваете их возможности.

Вдобавок ко всему — ST принял еще одно отличное решение в отношении своего загрузчика.Они хранят это в ПЗУ. Единственный способ получить загрузчик из этого чипа — вырезать его из матрицы. Это абсолютно необходимо. Подключив загрузчик к кремнию, вы гарантированно получите встроенный метод восстановления.

Просто включение этой хорошо продуманной функции загрузчика телеграфирует мне лот о ST Micro. Здравый смысл, личный опыт и разговоры с множеством других инженеров по микропрограммам привели меня к выводу, что многие компании хотят иметь возможность обновить микропрограммное обеспечение своих микроконтроллеров в полевых условиях.Оказывается также, что у многих из тех же компаний нет времени, опыта или мелочей, чтобы написать свою поддержку загрузчика. И зачем им это? Бутлоадеры трудны, достать правильно, а хоть и с крайними случаями!

ST Micro явно сделали свою домашнюю работу в своем сегменте рынка. Они заметили проблемы, с которыми сталкиваются их клиенты, и проявили достаточно уважения к своим клиентам, чтобы решить их проблемы. Это называется конкурентным преимуществом , друзья.

Огромная, богатая экосистема заметок приложений.

ST объяснит вам, как достичь практически любого низкоуровневого варианта использования, связанного с их микросхемами, программным обеспечением или периферийными устройствами. Везде, где ST не хватает — онлайн-сообщество любителей воспользуется слабостью.

Это был действительно замечательный проект с точки зрения удовольствия. На форумах Stack Overflow и ST достаточно информации о , чтобы охота за ней была увлекательной, но не настолько, чтобы достижение моих целей на уровне приложения начинало казаться невыполнимой задачей.

Инструменты Codegen чертовски полезны.

STM32CubeMX — фантастический инструмент для создания кода. Я думаю, что отчасти это связано с разумным использованием ограждений для кода с комментариями. Совершенно ясно, куда должен идти ваш пользовательский код — просто оставайтесь в пределах удобной границы комментариев / * USER CODE * / ! Если вы будете следовать этому руководству, то действительно легко, , снова вызвать инструмент кодогенерации позже в проекте, не опасаясь, что ваш код будет растоптан.

Это похоже на обман, конечно, но, честно говоря, мне нравится знать, что я могу положиться на инструмент кодогенерации.Инициализация периферийного таймера сама по себе не является чрезвычайно ценной вещью. Важно то, что вы собираетесь использовать, этот таймер действительно имеет значение. Пусть инструмент кодогенерации запомнит, какие биты нужно установить. Я сосредоточусь на функциональности на уровне приложений. 🙂

Конкурентоспособные цены

ST не ругает цены на свои чипы. Digikey перечисляет цены чуть более $ 2,00 за штуку при количестве 5 тыс. Для линейки чипов STM32F103. Это отличный вариант для 32-разрядного микроконтроллера, работающего на частоте 120 МГц, с 64 КБ ОЗУ и 128 КБ флэш-памяти.

В сторону — я буду классифицировать этот побочный проект как с огромным успехом , если мне удастся продать достаточно плат, чтобы получить цену в 5 тысяч.

Пусть рынок проверит, что люди купят.

В начале этого проекта я прочитал Роба Фитцпатрика «Тест для мамы ». Если вы когда-нибудь задумывались о создании продукта, я настоятельно рекомендую The Mom Test . У него много отличных практических советов по проведению собеседований с пользователями по поводу ваших продуктовых идей.

В любом случае — одна из вещей, на которые указывает Роб в своей книге, — это то, как вы должны быть осторожны, рассказывая людям о своей идее.Это предрасполагает их учитывать свое мнение и чувства, а не свой опыт.

Это был урок, который я усвоил на собственном горьком опыте, когда отправил свой первоначальный проектный документ в Reddit для обратной связи. Боже, я когда-нибудь получал отзывы. Этот комментарий, в частности, был реальным трудным для чтения:

Честно говоря, разработка генератора 1 МГц не имеет для меня никакого смысла, если вы хотите, чтобы это было чем-то большим, чем проект личного обучения.

Особенно, когда есть хорошо задокументированные комплекты с использованием хорошо известных клонов XR2206 на AliExpress, которые делают это за 2–3 доллара.Вы не можете конкурировать с этим, даже если у них нет USB (зачем вам вообще USB для генерации основных функций?) И они не подходят для макетов (что, вероятно, глупая идея — зачем вам хотите, чтобы генератор занимал место на вашей макетной плате вместо использования двух проводов для его подключения?). То, что гаджет имеет открытый исходный код, не продаст его, это не аргумент в пользу устройств этой ценовой категории.

И если вы хотите усовершенствовать и разработать генератор 10-20 МГц, тогда вы начнете выступать против конкурентов, как FeelTech FY6900 — генератор сигналов полной произвольной частоты, работающий на частоте до 60 МГц и стоящий около 100 долларов.У него действительно куча проблем, но дешевле, чем эта, вы не сможете построить собственное.

Если ваша цель — узнать что-то новое, во что бы то ни стало — вперед — это может быть интересный проект. Однако, если вы намереваетесь разработать что-то для продажи, как вы указали, вас ждет большое разочарование.

Этот комментарий почти убедил меня отказаться от всей проделанной работы и выйти из проекта.

Это было бы настоящим позором, потому что этот комментарий оказался неверным практически в каждом сделанном ими утверждении.

Итак, почему я обращаюсь к книге Роба Фицпатрика?

Один скептик в Интернете — это не рынок. Не принимайте строго сформулированное мнение одного человека по поводу реакции вашего целевого рынка.

Жесткие части генерации функций не являются цифровыми.

Цифровая часть этого проекта была на удивление простой. SI кристалла приличный. Сроки толерантности кристалла достойные. SI интерфейса SPI приличный. Заставить работать драйвер SPI тоже было не так уж сложно.

Аналоговая электроника — вот где все начинает усложняться.

Мне уже сообщали об одной ошибке против этого проекта на GitHub. В чем основная причина? Без фильтра сглаживания . Классическая ошибка младшего курса электротехники. Но эй! Это столько же возможностей для следующей ревизии, сколько и немного постыдный недостаток текущего оборудования.

Раз уж мы говорим о досадных ошибках: микросхемы DDS полагаются на ЦАП текущего режима.Я недооценил, что это означало входить внутрь. Я ожидал, что это будет двухтактный источник тока — выталкиваю 3 мА, входящие 3 мА. Вместо этого я получил модулированный источник постоянного тока. Средний ток составляет 1,5 мА, что дает максимум 3 мА на выходе и минимум 0 мА. В результате — выход микросхемы DDS имеет приятное постоянное смещение постоянного тока 0,3 [В]! Это определенно , от чего я хочу избавиться в следующей сборке.

В-третьих, это сложная задача — разработать выходной каскад, позволяющий регулировать выходные параметры сигнала.Следующие вопросы сильно отняли у меня в голове за последние несколько недель:

• Как мне отрегулировать смещение постоянного тока?
• Как настроить амплитуду?
• Как подключить сигнал по переменному току?

На все эти вопросы необходимо ответить за пределами цифровой области. И на все эти вопросы сложно ответить. Эта сложность усугубляется тем фактом, что мне нужно найти способ ответить на них, а также контролировать их в цифровой области. Помните — это генератор функций с цифровым управлением! Все в системе контролируется MCU.

Я так рада, что вы спросили!

В начале этого проекта я поставил перед собой пять целей:

1. Узнать больше о USB.
2. Подробнее о STM32.
3. Собираю, программирую и отправляю что-нибудь самостоятельно.
4. Согните мои программистские мускулы.
5. Попробуйте продать крошечный товар.

Я рад сообщить, что мне удалось достичь всех пяти из этих целей. Еще лучше — у некоторых из них все еще есть тонн места для дальнейшего обучения.Я едва прикоснулся к возможностям STM32 и только начал исследовать небольшую часть возможностей USB.

bFunc Rev2 уже на горизонте. Я вижу много возможностей улучшить текущий дизайн.

Исправьте некоторые проблемы с разъемом.

Неуклюже оторвал один из разъемов USB Micro на одной из плат. При более внимательном рассмотрении выяснилось, что на разъеме на самом деле не было надлежащих удерживающих штифтов, поэтому удерживающие функции на печатной плате не использовались.Я ожидаю, что это станет драйвером некоторых возвратов и звонков клиентов в первой версии.

Частично причиной того, что мне удалось оторвать этот разъем, было то, что в то время плата была подключена к кабелю BNC. Платы rev1 на самом деле маленькие и не могут встать, когда подключен кабель BNC — у них недостаточно массы или размеров, чтобы уравновесить силу тяжести на кабеле BNC. Это, по сути, создаст скручивающую силу на USB-разъеме. Чтобы решить эту проблему, я хотел бы заменить вертикальный разъем BNC на угловой разъем BNC с краевым креплением, который свешивается с края платы.Я не думаю, что это полностью устранит скручивание USB-разъема, но это должно значительно снизить нагрузку на него.

Разработайте лучший выходной каскад.

Я действительно хочу добавить контроль амплитуды, контроль смещения постоянного тока и связь по переменному току. Я также хочу, чтобы все эти функции были полностью программируемыми. Есть также разумное количество функций, которые я должен добавить, чтобы сделать этот «правильный» генератор функций, который я пренебрегал / прямо забыл добавить в первой версии:

• Добавление фильтра сглаживания к выходу DDS.
• Добавление выходного драйвера,
• Завершение выходного драйвера резистором 50 Ом,
• Связь по постоянному току по умолчанию, без смещения постоянного тока.
• Добавление какой-то защиты от перегрузки по току.
• Добавление какой-то функции обнаружения пересечения нуля.

Добавьте возможности модуляции.

Мне бы очень хотелось включить в bFunc некоторые базовые возможности модуляции. Я мог бы сделать это сейчас, но я думаю, что собираюсь дождаться следующей версии сборки — в основном потому, что я довольно серьезно подумываю о переходе с AD9837 на чипсет AD9834 в следующей версии.AD9834 добавляет GPIO-управление регистрами выбора фазы и частоты. У меня есть мысленное представление о том, как это активирует схемы PSK и FSK, и я почти уверен, что и то, и другое будет легче сделать с помощью управления GPIO. У меня также есть подозрение, что функция обнаружения пересечения нуля, о которой я упоминал ранее, также улучшит это.

Добавьте шум.

Встроенный ЦАП STM32F103 может генерировать псевдослучайный шум. Я хотел бы добавить эту возможность в следующую версию.

Улучшение функций графического интерфейса.

Мне бы хотелось сделать графический интерфейс Python более богатым, более отзывчивым и более полезным для создания заданной формы выходного сигнала. Вот некоторые идеи для этого:

• Добавление изображения формы волны, которую генератор будет выводить, с аннотациями временной развертки и амплитуды,
• Добавление всплывающих подсказок к кнопкам и полям в приложении,
• Добавление строки меню чтобы переместить некоторые менее используемые функции из окна графического интерфейса пользователя в область уведомлений.

Улучшение адаптации графического интерфейса пользователя.

Насколько я могу судить, ни один из моих пользователей не пользуется преимуществами (по общему признанию, довольно тонкого) GUI-клиента, который я написал как оболочку для интерфейса командной строки. Думаю, я мог бы значительно улучшить это, сделав несколько вещей:

• Рекламировать свое существование.
• Улучшение процесса установки / настройки. Сейчас он доступен только как программа, запускаемая из командной строки. Я бы хотел, чтобы это была программа, которая запускается из меню «Пуск» Windows или док-станции OS X.

Создайте автоматическое тестовое приспособление.

Программирование каждой платы и выполнение исходящего контроля качества на каждой убедило меня, что это область, созрела для некоторой автоматизации. Это повторяющаяся задача, и это довольно скучно. Такие вещи допускают ошибки.

Я бы убил прибор с фиксацией pogo, который выполнял бы некоторую комбинацию из следующего:

• Обеспечивает питание платы bFunc,
• Запрограммировал начальный образ прошивки (либо через ST-Link, либо через загрузчик USB DFU),
• Устанавливает соединение USB CDC с платой и подтверждает, что был запрограммирован правильный идентификатор сборки.
• Установите тестовую форму волны на выходе, сделайте выборку формы волны и выполните небольшие вычисления, чтобы подтвердить правильность работы.

Я думаю, что это было бы относительно просто сделать с Raspberry Pi и прибором для тестирования оборудования. Мне пришлось бы добавить несколько тестовых точек в следующую версию, чтобы дополнить это.

Лучше создавайте спрос.

Одна из моих целей — превратить это в скромный побочный бизнес. Это самая сложная часть процесса.

На данный момент я в основном генерировал спрос, публикуя свой прогресс на Reddit.Меня немного беспокоит, что я засыпаю этот канал до смерти. Я, , действительно, не хочу, чтобы меня забанили из / r / electronics, что я люблю. Но в то же время там полно людей, которых я считаю своими клиентами: любителей электроники.

Я думаю, что имеет смысл провести простейший тест целевой страницы, подкрепленный несколькими сотнями долларов, потраченными на Google AdWords, просто чтобы увидеть, есть ли еще один сегмент рынка, который мне не хватает.

Также пора потратить немного усилий на привлечение большего числа клиентов.Это просто базовая документация о том, как начать пользоваться созданными мной досками, вносить свой вклад в проект и, возможно, вики или форум, чтобы помочь людям получить ответы на свои вопросы.

Это было намного более вдохновляюще, чем головоломка в условиях изоляции, это точно.

Я буду рад получить известие от вас, если вам нужна печатная плата, вы хотите получить отзывы о дизайне или просто хотите поделиться своими впечатлениями по электронной почте.