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.

sint-1021.gif

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:

Листинг 1
Листинг 2


РЛ KВ и УКВ 1/2002