Функциональный генератор на базе DDS AD9953 (AD9954)

Генератор FG-07 предназначен для генерации непрерывного синусоидального сигнала и пачки состоящей из заданного количества периодов. В режиме пачки синхронизация возможна как от внутреннего, так и от внешнего синхроимпульса. Идея интерфейса позаимствована из генератора СГ-301, разработанного Владом Зверковым.

Рисунок 1

Технические характеристики генератора:

- Частота генерируемого сигнала 1 Гц…30 МГц;
- Амплитуда выходного сигнала 2 мВ…2 В;
- Выходной ток до 50 мА;
- Опорная частота DDS 18,432 * 20 = 368,64 МГц;
- Относительная нестабильность частоты определяется кварцевым резонатором;
- Напряжение питания 13…20 В;
- Потребляемая без нагрузки мощность не более 2 Вт;
- Габаритные размеры платы генератора 84x59x30 мм.

Описание интерфейса управления

Рисунок 2

Структура меню генератора FG-07 приведена на Рис. 2.

Навигация по меню и изменение параметров осуществляется двумя энкодерами и одной кнопкой. Кнопка (Рис. 1) предназначена для перехода из меню генератора в главное меню, для удобства оперативной работы с архивом. Верхний энкодер предназначен для выбора редактируемого параметра (например в меню генератор синуса – это 3 параметра

- Режим работы (на фото он выделен как активный)
- Частота синуса (Fs = 01 000.000 kHz т.е. 1 МГц)
- Амплитуда в относительных единицах ( A = 10000), в этой же строке серым цветом выведена амплитуда пересчитанная от опорного уровня в dB. Опорный уровень амплитуды фиксируется при нажатии на верхний энкодер.

Изменение параметра осуществляется нижним енкодером . Вращение в нажатом состоянии меняет редактируемый разряд. Редактируемые параметры прорисованы синим, а информационные серым цветом и приведены в Таблица 1.

Примечание: вид картинки экрана зависит от момента фотографирования (по отношению к развертке дисплея).

Проект выполнен в среде IAR Embedded Workbench for ARM v5.10, Evaluation version. В архиве имеется исходный код (Си) для версий v0.0, v0.2, v0.5

Таблица 1

Примечание: * - параметр не регулируется – доступен только на отображение.

+ - параметр высвечивается
- - параметр не высвечивается

Примеры осциллограмм в различных режимах

Описание принципиальной схемы

Рисунок 3

Структурная схема FG-07 приведена на Рис. 3.

Источник питания построен на базе ранее наработанных решений и вырабатывает напряжения: +5, -5, +12, +3.3, +1.8 В.

Процессор AT91SAM7S64 выбран как наиболее предпочтительный, имеющий на “борту” интегрированный USB. Частота процессора, она же и опорная частота всего прибора 18,432 МГц, для обеспечения начальной прошивки через USB.

Дисплей от мобильного телефона Siemens SХ65 (на самом деле сюда подходит от  CX65/CX70/CX70v/CXI70/CXT65/CXT70/CXV65/CXV70/M65/SX65/SK65/S65/SP65), был выбран исходя из того, что имеет SPI интерфейс, при этом TFT 65536 цветов и оптимальные размеры.

USB предназначено для начальной прошивки прибора и организации удаленного управления от host USB.

PLD ЕРМ570Т100 предназначена для реализации следующих функции:

- конвертер уровней из 3.3 в 1.8 В и наоборот, для связи процессора и DDS;
- в режиме пачки - генератор периода следования, задержки и длительности пачки;
- частотомер входных синхроимпульсов;
- индикация на выделенный светодиод наличия синхронизации;
- контроллер клавиатуры.

Нереализованные функции:

Удаленное управление.

Замеченные недостатки:

- Наблюдается смещение нулевой линии ~ 1мВ, что особенно неприятно на малых уровнях сигнала.
- На выходе усилителя наблюдается подъем амплитуды в диапазоне от 6 до 40 МГц по уровню до 6 dB. На выходе DDS амплитуда постоянна.
- При формировании пачки на частотах от 6 МГц и выше наблюдается искажение первой полуволны и появление “звона” после окончания импульса. На выходе DDS “звон” и искажение первой полуволны появляются на частотах > 20 МГц (визуальные наблюдения на экране осциллографа Rigol DS1102C – www.rigol.com ).

Конструкция генератора выполненная Владимиром Рябовым. Внешний вид представлен на фото ниже:

Автор: Александр Покладов