Функціональний генератор. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Функціональний генератор DDS. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

Коментарі до статті

Даний DDS функціональний генератор (версія 2.0) сигналів зібраний на мікроконтролері AVR, має гарну функціональність, має амплітудний контроль, а також зібраний на односторонній друкованій платі.

Функціональний генератор DDS. Зовнішній вигляд DDS-генератора

Даний генератор базується на алгоритмі DDS-генератор Jesper, програма була модернізована під AVR-GCC C із вставками коду на асемблері. Генератор має два вихідні сигнали: перший - DDS сигнали, другий - високошвидкісний (1..8МГц) "прямокутний" вихід, який може використовуватися для пожвавлення МК з неправильними фузами та інших цілей.

Високошвидкісний сигнал HS (High Speed) береться безпосередньо з мікроконтролера Atmega16 OC1A (PD5).

DDS-сигнали формуються з інших виходів МК через резистивну R2R-матрицю та через мікросхему LM358N, яка дозволяє здійснити регулювання амплітуди (Amplitude) сигналу та зміщення (Offset). Зміщення та амплітуда регулюються за допомогою двох потенціометрів. Усунення може регулюватися в діапазоні +5В..-5В, а амплітуда 0...10В. Частота DDS-сигналів може регулюватися в межах 0...65534 Гц, це більш ніж достатньо для тестування аудіо-схем та інших радіоаматорських завдань.

Основні характеристики DDS-генератора V2.0

- проста схема з поширеними та недорогими радіоелементами;
- одностороння друкована плата;
- Вбудований блок живлення;
- окремий високошвидкісний вихід (HS) до 8МГц;
- DDS-сигнали зі змінною амплітудою та зміщенням;
- DDS-сигнали: синус, прямокутник, пилка та реверсивна пилка, трикутник, ЕКГ-сигнал та сигнал шуму;
- 2×16 LCD екран;
- інтуїтивна 5-ти кнопкова клавіатура;
- кроки регулювання частоти: 1, 10, 100, 1000, 10000 Гц;
- Запам'ятовування останнього стану після включення живлення.

На представленій нижче блок-схемі наведена логічна структура функціонального генератора:

Функціональний генератор DDS. Логічна структура функціонального генератора

Як ви можете бачити, пристрій вимагає наявність кількох напруг живлення: +5В, -12В, +12В. Напруги +12В та -12В використовуються для регулювання амплітуди сигналу та зміщення. Блок живлення сконструйований з використанням трансформатора та кількох мікросхем стабілізаторів напруги:

(Натисніть для збільшення)

Блок живлення зібраний на окремій платі:

Функціональний генератор DDS. Блок живлення DDS-генератора

Якщо самому збирати блок живлення немає бажання, то можна використовувати звичайний ATX блок живлення від комп'ютера, де вже присутні всі необхідні напруги. Розведення ATX роз'єму.

LCD-екран

Усі дії відображаються через екран LCD. Управління генератором здійснюється п'ятьма клавішами

Функціональний генератор DDS. LCD-меню

Клавіші вгору/вниз використовуються для переміщення меню, клавіші вліво/вправо для зміни значення частоти. Коли центральна кнопка натиснута - починається генерування вибраного сигналу. Повторне натискання кнопки зупиняє генератор.

Система меню генератора:

Функціональний генератор DDS. Система меню генератора

Для встановлення кроку зміни частоти передбачено окреме значення. Це зручно, якщо вам потрібно змінювати частоту в широких межах.

Генератор шуму не має жодних налаштувань. Для нього використовується звичайна функція rand(), що безперервно подаються на вихід DDS-генератора.

Високошвидкісний вихід HS має 4 режими частоти: 1, 2, 4 та 8 МГц.

Принципова схема

Схема функціонального генератора проста і містить доступні елементи:
- мікроконтролер AVR Atmega16, із зовнішнім кварцом на 16 МГц;
- стандартний HD44780-типу LCD-екранчик 2×16;
- R2R-матриця ЦАП із звичайних резисторів;
- операційний підсилювач LM358N (вітчизняний аналог КР1040УД1);
- два потенціометри;
- п'ять клавіш;
- Кілька роз'ємів.

(Натисніть для збільшення)

Плата

Функціональний генератор DDS. Плата генератора

Функціональний генератор зібраний у пластиковому боксі

Функціональний генератор DDS. Зібраний генератор

тестовий запуск

Функціональний генератор DDS. Тестовий запуск

Програмне забезпечення

Як я вже говорив вище, в основі своєї програми я використав алгоритм DDS-генератор Jesper. Я додав кілька рядків коду на асемблері для реалізації зупинки генерування. Тепер алгоритм містить 10 циклів ЦПУ, замість 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 cycle" "\n\t"
"adc r19, %1 ;1 cycle" "\n\t"
"adc %A3, %2 ;1 cycle" "\n\t"
"lpm ;3 cycles" "\n\t"
"out %4, __tmp_reg__ ;1 cycle" "\n\t"
"sbis %5, 2 ;1 cycle if no skip" "\n\t"
"rjmp 1b ;2 cycles. Total 10 cycles" "\n\t"
:
:"r" (ad0), "r" (ad1), "r" (ad2), "e" (signal), "I" (_SFR_IO_ADDR(PORTA)), "I" (_SFR_IO_ADDR(SPCR))
:"r18", "r19"
);}

Таблиця форм DDS-сигналів розміщена у флеш пам'яті МК, адреса якої починається з 0xXX00. Ці секції визначені в makefile, у відповідних місцях у пам'яті:

#Define sections where to store signal tables
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

Бібліотеку для роботи із LCD можна взяти на winavr.scienceprog.com.

Не хочу вдаватися докладний опис коду програми. Вихідний код добре прокоментований (правда англійською мовою) і якщо будуть якісь питання щодо нього, то завжди можете скористатися нашим форумом з МК, forum.cxem.net.

Тестування

Я тестував генератор з осцилографом та частотоміром. Усі сигнали добре генеруються у всьому діапазоні частот (1...65535 Гц). Регулювання амплітуди та усунення працює нормально.

(Натисніть для збільшення)

У наступній версії генератора думаю продати сигнал наростаючої синусоїди.

Останню версію ПЗ (WinAVR20071221), вихідник, файли EagleCAD та Proteus можете завантажити тут.

Автор: Колтиков А.В.; Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Захист організму від негативних наслідків нестачі сну 21.08.2023

Наукові відкриття дослідників з Медичного університету Гуанчжоу в Китаї приносять нові надії щодо мінімізації шкоди від нестачі сну. Вони виявили, що регулярні фізичні вправи можуть знизити ризик передчасної смерті, пов'язаної з хронічним недосипанням.

В рамках цього дослідження вчені провели аналіз даних від 92 тисяч учасників віком від 40 до 73 років, яким було надано спеціальні браслети з акселерометрами для спостереження за їхньою активністю. Протягом семи років експерименту пішли з життя 3080 учасників, з яких 1074 померли від серцево-судинних захворювань, а 1871 – від онкологічних захворювань.

Учасників дослідження класифікували за тривалістю сну: короткий період (менше шести годин), нормальна тривалість (від шести до восьми годин) або тривалий сон (більше восьми годин), а також за рівнем фізичної активності – низькою, середньою та високою.

Інтенсивність фізичних занять також виявилася важливим аспектом дослідження, варіюючи від помірних до інтенсивних навантажень.

Інші цікаві новини:

▪ Мережеві карти Aquantia AQtion для мереж 2,5/5G

▪ Оцифровані кордони

▪ 8-ядерний смартфон Explay Phantom

▪ Магніт та надпровід

▪ Розумне паркування на базі LTE-мереж

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Мистецтво аудіо. Добірка статей

▪ стаття Гріхи молодості. Крилатий вислів

▪ стаття Чому морські слони не страждають від декомпресії? Детальна відповідь

▪ стаття Випалювач з обслуговування тунельних печей, що працюють на природному газі. Типова інструкція з охорони праці