Funktionsfähiger DDS-Generator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Dieser DDS-Funktionssignalgenerator (Version 2.0) ist auf einem AVR-Mikrocontroller montiert, verfügt über eine gute Funktionalität, verfügt über eine Amplitudensteuerung und ist ebenfalls auf einer einseitigen Leiterplatte montiert.

Dieser Generator basiert auf dem Algorithmus Jesper DDS-Generator, wurde das Programm auf AVR-GCC C mit Assembler-Code-Einfügungen aktualisiert. Der Generator hat zwei Ausgangssignale: Das erste sind DDS-Signale, das zweite ist ein schneller (1..8 MHz) "rechteckiger" Ausgang, der verwendet werden kann, um einen MK mit falschen Fuzzes wiederzubeleben und für andere Zwecke.

Das Hochgeschwindigkeitssignal HS (High Speed) wird direkt vom Mikrocontroller Atmega16 OC1A (PD5) abgenommen.

DDS-Signale werden von anderen Ausgängen des MK über eine resistive R2R-Matrix und über den LM358N-Chip erzeugt, mit dem Sie die Amplitude (Amplitude) des Signals und den Offset (Offset) einstellen können. Offset und Amplitude sind mit zwei Potentiometern einstellbar. Der Offset ist im Bereich +5V..-5V einstellbar, die Amplitude 0...10V. Die Frequenz der DDS-Signale kann von 0 bis 65534 Hz ​​eingestellt werden, was zum Testen von Audioschaltungen und anderen Amateurfunkaufgaben mehr als ausreichend ist.

Hauptmerkmale des DDS-Generators V2.0

- eine einfache Schaltung mit üblichen und kostengünstigen Funkelementen;
- einseitige Leiterplatte;
- eingebautes Netzteil;
- separater High-Speed-Ausgang (HS) bis 8 MHz;
- DDS-Signale mit variabler Amplitude und Offset;
- DDS-Signale: Sinus, Rechteck, Sägezahn und Rückwärtssäge, Dreieck, EKG-Signal und Rauschsignal;
- 2×16 LCD-Bildschirm;
- intuitive 5-Tasten-Tastatur;
- Schritte zur Frequenzeinstellung: 1, 10, 100, 1000, 10000 Hz;
- Speichern des letzten Zustands nach dem Einschalten.

Das folgende Blockschaltbild zeigt den logischen Aufbau des Funktionsgenerators:

Wie Sie sehen, benötigt das Gerät mehrere Versorgungsspannungen: +5V, -12V, +12V. Die Spannungen von +12 V und -12 V werden verwendet, um die Signalamplitude und den Offset zu steuern. Die Stromversorgung besteht aus einem Transformator und mehreren Spannungsreglerchips:

(zum Vergrößern klicken)

Die Stromversorgung ist auf einer separaten Platine montiert:

Wenn Sie das Netzteil nicht selbst zusammenbauen möchten, können Sie ein normales ATX-Netzteil von einem Computer verwenden, bei dem bereits alle erforderlichen Spannungen vorhanden sind. Pinbelegung des ATX-Anschlusses.

LCD Bildschirm

Alle Aktionen werden über den LCD-Bildschirm angezeigt. Der Generator wird über fünf Tasten gesteuert

Mit den Auf-/Ab-Tasten bewegen Sie sich durch das Menü, mit den Links-/Rechts-Tasten ändern Sie den Frequenzwert. Wenn die mittlere Taste gedrückt wird, beginnt die Generierung des ausgewählten Signals. Erneutes Drücken der Taste stoppt den Generator.

Menüsystem des Generators:

Für die Einstellung des Frequenzänderungsschritts ist ein separater Wert vorgesehen. Dies ist praktisch, wenn Sie die Frequenz über einen weiten Bereich ändern müssen.

Der Rauschgenerator hat keine Einstellungen. Dafür wird die übliche rand()-Funktion verwendet, die kontinuierlich dem Ausgang des DDS-Generators zugeführt wird.

Der HS-Hochgeschwindigkeitsausgang verfügt über 4 Frequenzmodi: 1, 2, 4 und 8 MHz.

Schematische Darstellung

Die Funktionsgeneratorschaltung ist einfach und enthält leicht zugängliche Elemente:
- Mikrocontroller AVR Atmega16, mit externem Quarz bei 16 MHz;
- Standard-LCD-Bildschirm vom Typ HD44780 2×16;
- R2R-Matrix-DAC aus herkömmlichen Widerständen;
- Operationsverstärker LM358N (inländisches Analog KR1040UD1);
- zwei Potentiometer;
- fünf Schlüssel;
- mehrere Anschlüsse.

(zum Vergrößern klicken)

Плата

Der Funktionsgenerator ist in einer Kunststoffbox montiert

Testlauf

Software

Wie ich oben sagte, habe ich im Herzen meines Programms den Algorithmus verwendet Jesper DDS-Generator. Ich habe ein paar Zeilen Assembler-Code hinzugefügt, um die Stop-Generierung zu implementieren. Der Algorithmus enthält jetzt 10 CPU-Zyklen statt 9.

void static inline Signal_OUT(const uint8_t *signal, uint8_t ad2, uint8_t ad1, uint8_t ad0){
asm volatile( "eor r18, r18 ;r18<-0″ "\n\t"
"eor r19, r19 ;r19<-0" "\n\t"
"1:" "\n\t"
"add r18, %0 ;1 Zyklus" "\n\t"
"adc r19, %1 ;1 Zyklus" "\n\t"
"adc %A3, %2 ;1cycle" "\n\t"
"lpm ;3 Zyklen" "\n\t"
"out %4, __tmp_reg__ ;1 Zyklus" "\n\t"
"sbis %5, 2 ;1 Zyklus wenn kein Sprung" "\n\t"
"rjmp 1b ;2 Zyklen. Insgesamt 10 Zyklen" "\n\t"
:
: "r" (ad0), "r" (ad1), "r" (ad2), "e" (Signal), "I" (_SFR_IO_ADDR(PORTA)), "I" (_SFR_IO_ADDR(SPCR))
:"r18", "r19"
);}

Die Tabelle der DDS-Wellenformen befindet sich im Flash-Speicher des MK, dessen Adresse mit 0xXX00 beginnt. Diese Abschnitte sind im Makefile an ihren jeweiligen Speicherorten definiert:

#Definieren Sie Abschnitte, in denen Signaltabellen gespeichert werden sollen
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection1=0x3A00
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection2=0x3B00
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection3=0x3C00
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection4=0x3D00
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection5=0x3E00
LDFLAGS += -Wl,-section-start=.MySection6=0x3F00

Die LCD-Bibliothek finden Sie unter winavr.scienceprog.com.

Auf eine detaillierte Beschreibung des Programmcodes möchte ich nicht eingehen. Der Quellcode ist gut kommentiert (wenn auch auf Englisch) und wenn Sie Fragen dazu haben, können Sie jederzeit unser MK-Forum forum.cxem.net nutzen.

Testing

Ich habe den Generator mit einem Oszilloskop und einem Frequenzzähler getestet. Alle Signale werden im gesamten Frequenzbereich (1...65535 Hz) gut erzeugt. Amplituden- und Offset-Steuerung funktionieren einwandfrei.

(zum Vergrößern klicken)

In der nächsten Version des Generators denke ich, ein ansteigendes Sinussignal zu implementieren.

Die neueste Softwareversion (WinAVR20071221), Quellcode, EagleCAD- und Proteus-Dateien können sein скачать здесь.

Autor: Koltykov A.V.; Veröffentlichung: cxem.net

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