Univerzálna jednotka DDS s AD9850 alebo AD9851

Táto konštrukcia jednotky digitálnej syntézy bola inšpirovaná článkami v nemeckom Funkamateurovi (A. Lindenau: VFO mit DDS, LC-Display und Mikroprocessor-steuerung, Funkamateur, 11/97, B. Kernbaum: Einfache universelle DDS-Baugruppe, Funkamateur, 12/97 a 1/98).

AD9850 a AD9851, vyrábané Analog Devices, sú integrované obvody s veľmi vysokým stupňom integrácie. Využívajú technológiu DDS spolu s veľmi rýchlym 10 bitovým D/A prevodníkom a tak vytvárajú plne programovateľný generátor sínusového napätia a časovací oscilátor.

Obidva generujú sínusový signál s vysokou spektrálnou čistotou, ktorý je programovateľný z pohľadu frekvencie, ako aj fázy. Nastavenie sa uskutočňuje pomocou 40-bitového ladiaceho slova. Minimálny ladiaci krok je odvodený od frekvencie taktovacieho oscilátora. Pre 125 MHz je to 0.0291 Hz...

AD9851 sa líši od AD9851 programovateľným vnútorným násobičom taktu šiestimi a vyššou maximálnou frekvenciou (až 180 MHz).

Vzťah medzi taktovacou frekvenciou a ladiacim slovom je nasledovný: 

        TW x CLKIN
 f = -----------------
          2exp32

kde:

  • TW je 32 bitová časť ladiaceho slova,
  • CLKIN je taktovacia frekvencia.

Štruktúra ladiaceho slova AD9850 je nasledovná:

bit význam
0 - 31 definícia frekvencie, 0 bit je najnižší, 31 bit je najvyšší
32 a 33 vždy 0
34 Power Down (0)
35 - 39 definícia fázy, 35 bit je najnižší, 39 bit je najvyšší (môže zostať 0)

Ladiace slovo možno do DDS vložiť paralelným aj sériovým spôsobom. Pri vkladaní sériovým spôsobom je vstupným pinom D7.
Vkladané dáta sa zapisujú signálom WORD LOAD CLOCK (W_CLK a po zápise sa frekvencia updatuje signálom FREQUENCY UPDATE (FQ_UD).
Nevýhodou obvodu je, že sa dodáva v prevedení SMD s rozostupom vývodov 0.625 mm (!).
Ďalším problémom je cena. 9850 stojí (v prepočte a bez DPH) asi 1400 Sk, jeho mladší bratia sú ešte drahší.

Štandardné zapojenie obvodu obvykle vyžaduje použitie dolného priepustu na výstupe. Výrobca dokonca doporučuje dvojstupňový eliptický filter ako minimum.
Vzorce pre výpočet jednočlánkového filtra sú nasledovné:

L = m * R / (PI * f1)

C2 = m / (2 * PI * f1 * R)

C1 = (1 - m 1)/(4 * m PI * f1 * R)

m = SQRT[ 1 - (f1/fn)]

kde:

  • f1 je horná frequencia (= 0.8 x CLOCK/3),
  • fn je frequencia útlmového pólu (= CLOCK/3),
  • R je impedancia filtra (= 50 Ohm),
  • C1 paralelná kapacita,
  • C2 kapacita na zem,
  • L indukčnosť cievky.

Na dokumentovanie možnosti riadenia DDS prostredníctvom PC bol napísaný jednoduchý program pre platformu DOS v Turbo Pascale 7 od Borlandu. Umožňuje nastaviť frekvenciu od 1 Hz do 1/3 taktovacej frekvencie. Riadenie je prostredníctvom paralelného portu PC prostredníctvom 5 vodičov (D0 DATA, D1 W_CLK, D2 FQ_UD, D3 Enable a zem). Program používa konfiguračný program na nastavenie farieb použitých na obrazovke, frekvenciu taktovacieho oscilátora a adresu paralelného portu (v dekadickom vyjadrení!).

Na riadenie jednotky v amatérskom zariadení bola vytvorená univerzálna riadiace jednotka s PIC16(C)F84. Táto je nastavovaná buď pomocou 3 tlačítok alebo dvoma optickými snímačmi (napr. z pokazenej počítačovej myši).

Pri programovaní budete potrebovať inklúdovacie súbory.

Zoznam súčiastok:

IO: AD9850BRS, MHB4081, 2x78L05, PIC16F(C)84-04
Rezistory: 4x10k, 6x1k, 3k9, 25, 51
Kondenzátory: 4x1n, 2x100n, 33n, 10M tantal
Časovací obvod: do 125MHz, AD9851 do 180 MHz (alebo do 30 MHz pri násobení 6)
Dolnopriepustný filter: podľa frekvencie taktovacieho generátora.