Генератор коливальної частоти на AD9850

Чи доводилося вам коли-небудь налаштовувати фільтри? А лазити по каскадам, вишукуючи, в якому відбувається завал частоти? А робити все це, не маючи при цьому вимірювача АЧХ? Мені ось доводилося і не раз, річ, скажу я вам, вкрай неприємна!...

На виручку, звичайно, приходять конструкції генераторів із старих журналів радіо, але як показала практика, у них цілий ряд недоліків, з якими миритися просто неможливо, а саме: дуже маленький діапазон перестроювання, дуже вузька смуга коливань, нестабільність частоти на ВЧ, занадто високий нижній межа частоти (НЧ не покачаєш), точність установки частоти та діапазону коливань залишає бажати кращого, габарити та енергоспоживання… ну і те..де…

Одним прекрасним ранком мене такий розклад перестав влаштовувати, що й спонукало створити цю конструкцію. Отже, для початку були поставлені цілі:

1. Простота в зборці та мінімум компонентів.
2. Використання того, що було під рукою.
3. Невеликі габарити (оскільки на столі для приладів місце не безкінечно).
4. Простота управління (відсутність зайвих кнопок та бредових функцій).
5. Інтуїтивно зрозумілий інтерфейс.
6. Діапазон генератора від 20 Гц до 40 МГц.
7. Смуга коливань від 255 Гц до 39 МГц.
8. Мінімальний крок перестроювання 1 Гц.

Пошуршав по засіках з радіодеталями, були обрані наступні компоненти:

1. Мікроконтролер PIC16F73
2. Дисплей символьний, 1 рядок, 16 символів.
3. Китайський модуль DDS на базі AD9850 та опорника на 125 МГц (коштує ~10$ на AliExpress).
4. Енкодер 24 кроки на один оберт.
5. Регістр защіпка для ЦАП 74HC573.

Визначившись з компонентами та вивчивши даташит на DDS, а також набросавши схему,

приступив до програмування прошивки.

Скажу одразу, тут я викладаю прошивки версії від  1.3, оскільки все, що було до цього, виходило не зовсім зручним і не всюди функціональним.

Власне, що ж має собою представляти пристрій? В першу чергу він має бути звичайним генератором з можливістю коливання, тобто режим коливання непогано б відокремити від всього іншого, але при цьому (згадуємо задачу номер 4) не мати додаткових перемикачів режиму. Що й було зроблено. При включенні генератор працює як звичайний генератор, енкодером змінюється частота,

після короткочасного натискання на кнопку «select» можна змінити крок перестроювання

(як би нічого зайвого).

При утриманні кнопки «select» протягом 2-х секунд, активується додаткове меню, яке дозволяє налаштувати параметри коливання частоти.

Після чого по натисканню «select» вже будуть доступні:

смуга коливання (в плюс від тієї, що зазначена як F),

швидкість коливання частоти з варіантами 1000ms, 500ms, 200ms, 100ms,

а також пункт включення коливання частоти.

Всі налаштування можна змінювати онлайн, тобто прямо в процесі коливання можна покрутити будь-який параметр.

Якщо режим коливання більше не потрібен, то його можна вимкнути,

після чого коливання припиниться, а при черговому натисканні «select» на екрані з'явиться напис,

і пристрій повернеться в режим звичайного генератора.

Звичайно, для спостереження самої АЧХ нам знадобиться ВЧ детектор, схем яких в інтернеті пруд пруди, наприклад ось:

Ну і, звичайно ж, осцилограф. Відразу виникає питання «а як синхронізувати осцилограф з генератором?», давайте розберемо:

Насправді існує всього два варіанти.

Перший - перемикати осцилограф в очікуючий режим і запускати розгортку за імпульсом від генератора.

Другий спосіб - це коли ми з генератора подаємо «пилу» на вхід «Х» осцилографа.

Недовго думаючи, я вирішив реалізувати обидва ці способи, оскільки осцилограф у мене не в єдиному екземплярі, а на якому, як буде красивіше і зручніше дивитися, гадати зовсім не хотілося.  Так і при повторенні конструкції люди самі виберуть як їм краще.

В підсумку вийшов такий ось прилад:

Насправді, написати цю статтю мене спонукала громадськість, тому що в процесі бета-тестування, яке мені допомогли виконати кілька колег по хобі, з'явилися модифікації друкованих плат і кілька варіантів прошивок  (прошивки відрізняються лише підключуваним дисплеєм (1 або 2 рядковим) і разводкою енкодера (щоб при крученні ручки за годинниковою стрілкою частота йшла в плюс).

Від себе я хочу висловити величезну подяку цим людям, без їх участі конструкція не вийшла б настільки цікавою та універсальною. Ну, і звичайно, фотографії додаються.

При бажанні цей генератор можна доповнити вихідним підсилювачем і перестраюваним атенюатором, але це вже буде свобода творчості людей, які захочуть повторити для себе цей пристрій.

Файли прошивок, друкованих плат і схема додаються.