СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ НА ОСНОВЕ ИМС AD9850
М. КИСЛИНСКИЙ, RX9CBI
В 1996 году, когда в Интернете была найдена информация об ИМС AD9850, в Москве были куплены 2 экземпляра такой ИМС (стоимостью, примерно, по 20 USD). Надо заметить, с тех пор появилось много новых микросхем DDS (Direct Digital Synthesis), о которых можно узнать на соответствующих страничках в Интернете. Параметры ИМС AD9850 просто удивили - при частоте тактового генератора 125 МГц, на выходе микросхемы можно получить синусоидальный сигнал частой 0 Гц...62,5 МГц. Причем шаг перестройки по частоте составляет 0,03 Гц!
К сожалению, синтезатор на основе DDS выдает и побочные сигналы, уровень которых зависит от тактовой и выходной частот (и их соотношения), и в полосе частот О... 100 МГц может иметь значение -50...-80 дБ. При значении выходной частоты более 1/3 от частоты тактового генератора их уровень увеличивается. Поэтому при проектировании и изготовлении синтезатора частот не рекомендуется переходить эту границу.
Уровень фазовых шумов на выходе синтезатора DDS меньше чем у его опорного генератора на 20log(Fclk/Fout), где Fclk - тактовая частота, a Fout - выходная частота синтезатора. Это очень большое преимущество по сравнению с синтезаторами на основе системы ФАПЧ (PLL синтезаторы). Peter Rhodes написал о заметном улучшении приема слабых сигналов в условиях помех при переключении со штатного синтезатора на экспериментальный DDS синтезатор. Дело в том, что во всех промышленных трансиверах сигнал гетеродина формируется ГУНами в петле ФАПЧ, в которую входит еще одна петля ФАПЧ с генератором подставки и DDS. Это целая куча смесителей, фильтров, усилителей. Без этого пока не обойтись, т.к. диапазон частот гетеродина в промышленных трансиверах должен составлять, примерно, 50...80 МГц, или даже 70... 100 МГц. К тому же петля ФАПЧ является высокоэффективным фильтром, который подавляет побочные сигналы DDS. За все это приходится платить повышением уровня фазовых шумов.
Для управления частотой (и даже сЬазой) в ИМС AD9850 необходимо загружать последовательно 40 бит информации (максимальная частота смены частот более 3 МГц). Естественно, это лучше делать с помощью микроконтроллера или компьютера, тем более, данный объем информации необходимо сначала вычислить исходя из тактовой частоты и частоты, которую нужно получить на выходе синтезатора.
На рисунке приведена электрическая принципиальная схема полученного синтезатора частот.
Функции получившегося синтезатора минимальны. При включении питания устанавливается частота 14 МГц. Вращая валкодер (вместо которого были две кнопки) можно изменять синтезируемую частоту с шагом 10 Гц. Шаг перестройки по частоте можно менять кнопкой "Step"- 10, 50, 100 Гц. Кнопками "11р"и "Dwn" частота изменяется скачкообразно на 100 кГц вверх или вниз. Отсчет синтезируемой частоты осуществляется по светодиодному индикатору, до десятков Гц. От каждого отверстия на диске вал-кодера получается 4 шага, т.е. отслеживается каждый перепад с обоих датчиков. Поэтому, чтобы шаг перестройки по частоте не хромал, датчики валкодера должны быть очень хорошо настроены - формируемый сигнал должен иметь строго меандровую форму.
При прослушивании сигнала с выхода синтезатора на радиоприемник тон на слух оказался безупречным! Измерения конкретных значений качественных характеристик синтезатора не проводились в связи с отсутствием необходимых приборов, поэтому никаких цифр не привожу.
Для опорного генератора были специально заказаны кварцы на частоту 83,88608 МГц. Дело в том, что число 8388608 в шестнадцатеричном виде это 800000. Такое круглое значение "нравится" контроллеру и быстро им обрабатывается. Это необходимо чтобы синтезатор "успевал" за быстрым вращением ручки валкодера.
Конструктивно блок управления синтезатора выполнен на макетной плате (вернее на картонной коробке), опорный генератор на другой плате, а для ИМС AD9850 и сопутствующих навесных элементов была изготовлена промышленным способом двусторонняя плата из фольгированного стеклотекстолита.
Текст программы, записываемой в микроконтроллер:
РЛ KВ и УКВ 1/2002