. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
USB DDS generátor
2. února 2010 - 9:30 | Pandatron | USB DDS generátor | Komentářů: 7  

USB DDS generátor

Konstrukce miniaturního USB DDS generátoru a VF milivoltmetru s využitím obvodů rodiny expandIO bez potřeby programování.

Konstrukce USB generátoru využívá integrovaný obvod přímé digitální syntézy (DDS) firmy Analog Devices a to typu AD9834. Obvod vychází z předchozích zástupců řady DDS generátorů v provedení SSOP a kromě upravené architektury se může pyšnit i velice nízkým vlastním příkonem. S jeho pomocí je možné generovat sinusový a trojúhelníkový signál ve frekvenčním rozsahu 0 až 25 MHz (po jednoduché úpravě až 37,5 MHz) s rozlišením/ladícím krokem od 0,004 Hz.


Obr. 1: Blokové schéma obvodu AD9834

Dále je na desce osazen i logaritmický zesilovač AD8307, schopný detekovat vysokofrekvenční signál v rozsahu 0 až 500 MHz. S jeho pomocí a v kombinaci s výstupem DDS generátoru je tak možné získat jednoduchý wobbler pro základní měření frekvenčních charakteristik laděných obvodů a jiných frekvenčně závislých prvků. V samostatné konfiguraci pak tvoří vysokofrekvenční voltmetr a wattmetr schopný měřit až do 1kW.


Obr. 2: Blokové schéma obvodu AD8307

Hned v úvodu článku je také potřeba uvést, že veškeré v konstrukci použité elektronické součástky a prvky jsou dostupné skladem i na lokálním trhu a není tak problém s jejich získáním.

Schéma zapojení:
Na následujícím obrázku je schéma zapojení USB DDS generátoru a VF milivoltmetru.


Obr. 3: Schéma zapojení

Schéma je složeno ze tří částí. První z nich je USB rozhraní (konektor J1) a mikrokontrolér (IO1), zajišťující komunikaci s počítačem a řízení dalších bloků. Pro zjednodušení návrhu a především zrychlení vývoje je zde na pozici mikrokontroléru použit obvod typu expandIO, nedávno představený článkem expandIO-USB a prakticky popsaný například v článku Použití obvodů expandIO a USB I/O. Díky tomu není potřeba vyvíjet ani následně programovat žádný firmware, neboť tyto obvody jsou dodávány již naprogramované a prostřednictvím ovladačů USB HID je možné využít řadu dostupných periferií (jako zde použité rozhraní SPI a ADC) a I/O pinů mikrokontroléru.
Obvod je taktován krystalem s frekvencí 12 MHz a napájen přímo z USB portu.

Druhou částí konstrukce je DDS generátor. Ten je realizován obvodem AD9834 (IO3) firmy Analog Devices a několika pasivními prvky v jeho okolí. Výstup generátoru prochází přes rekonstrukční filtr (prvky kolem indukčností L5 - L7), mající za cíl vyhladit produkovaný průběh a omezit vyšší harmonické složky výstupního signálu. Ten je následně oddělen paralelní kombinací kondenzátorů C27, C28 a vyveden na konektor typu SMA (J2), osazený na desce s plošnými spoji.

V zapojení je použit jen levný obvod AD9834BRUZ, pracující s maximální frekvencí 50 MHz. Jednoduchou záměnou za typ AD9834CRUZ a současnou výměnou hlavního oscilátoru X2 za typ pracujícím na kmitočtu 75 MHz je možné docílit generování frekvence až do hodnoty 37,5 MHz. Cenový rozdíl obvodů je přitom jen asi 5 EUR.

Třetí a zároveň poslední hlavní částí konstrukce je logaritmický zesilovač AD8307 (IO2), schopný detekce vysokofrekvenčního signálu v úrovni od -75 dBm do +17 dBm a jeho lineárního převodu na stejnosměrné napětí. V případě potřeby je možné zcela vypustit rezistor R3 a využít impedanci měřeného prvku. Vstupní impedance obvodu AD8307 je cca. 1.1 kohm. Výsledné stejnosměrné napětí je měřeno interním ADC převodník obvodu IO1.

Pro získání referenčního napětí pro ADC obvodu IO1 a napájení oscilátoru X2 je použit stabilizátor typu LM3480. Obvod je v provedení SOT23-3 a na svém výstupu produkuje stejnosměrné napětí +3,3 V.

Konstrukce:
Na následujících obrázcích je uveden možný motiv oboustranné desky s plošnými spoji včetně rozmístění součástek.


Obr. 4: Rozmístění součástek - TOP
 
Obr. 5: Rozmístění součástek - BOTTOM

Obr. 6: Plošný spoj - TOP
(pro originál 600dpi klikněte)
 
Obr. 7: Plošný spoj - BOTTOM
(pro originál 600dpi klikněte)

Vyjma konektorů jsou všechny elektronické součástky použity v provedení pro povrchovou montáž, aby tak bylo možné dosáhnout co možná nejmenších rozměrů pro jednoduché použití například s notebookem. Použité prvky jsou na desce s plošnými spoji osazeny z obou stran a uvedeny v následujícím přehledu.

Seznam součástek
R1                  6k8   0603
R2,R5               200R  0603
R3                  51R   0603
R4                  100R  0603
C1,C2               12p   0603
C3,C4,C5,C6,C7      100n  0603
C8,C9,C10,C11,      100n  0603
C12,C13,C14,C15,C17 100n  0603
C16,C18,C19,C27     10n   0603
C20,C28             1000n 0603
C21,C26             33p   0603
C22                 5p6   0603
C23                 3p3   0603
C24,C25             62p   0603
C29                 47u/6 B
L1,L2,L3,L4         FB    0603
L5,L6,L7            1u5   0603
X1                  ABM3B-12.000MHZ-B2-T
X2                  CFPS-39IB 50.0MHZ
IO1                 EXPANDIO-USB-SS
IO2                 AD8307ARZ
IO3                 AD9834BRUZ
IO4                 LM3480IM3-3.3
J1                  USB1X90A PCB
J2,J3               SMA90

Programování / konfigurace:
Jak již bylo uvedeno v úvodu, díky použití obvodu expandIO, dodávaného v naprogramované podobě, není potřeba nic programovat a po osazení desky s plošnými spoji je zařízení připraveno k použití. Vzhledem ke stísněnému provedení a napájení z často zarušeného počítače, bylo možné u obvodu AD8307 vypustit i kompenzační trimry a ponechat základní rozsah 85 dBm. V případě jednoduchého rozšíření je však možné tímto obvodem obsáhnout rozsah až 120 dBm (více viz. datasheet AD8307), v tom případě je však potřeba zajistit stínění od počítače i DDS generátoru a kvalitní napájení, což by už vyžadovalo zcela jiné provedení.

Po připojení zařízení k PC dojde ihned k jeho identifikaci a přiřazení odpovídajících USB HID ovladačů, které jsou součástí všech nejběžněji používaných operačních systémů. Prostřednictvím konfiguračního software HIDconfig, dostupného na webu výrobce obvodů expandIO, je možné provést základní konfiguraci v podobě změny názvu zařízení, VID, PID a pod. Pokud však bude u PC vždy jen jediné zařízení s obvodem expandIO, není ani tato konfigurace podmínkou.


Obr. 8: Základní okno konfiguračního programu HIDconfig

Ovládání:
Pro řízení obvodu DDS generátoru je použito hardwarové SPI rozhraní expandIO a naměřená hodnota z logaritmického zesilovače je snímána vstupem AN6 při použití externí reference. Ovládací software tak využije pouze dva povely (kromě základní konfigurace použitého hardware) a může vycházet z příkladu uvedeného v článku Použití obvodů expandIO.

Závěr:
Veškeré použité elektronické součástky jsou běžně dostupné například v evropském skladu společnosti Farnell. Díky použití moderních prvků bylo možné vše osadit na desku s rozměry zhruba 35 x 19 mm a použít jako snadno dostupný doplněk k PC.
V případě zájmu o desku s plošnými spoji či další informace nás prosím kontaktujte.

Odkazy & Download:
Informace o produktech expandIO-USB
AD9835: COMPLETE DDS WITH 10-BIT ON-CHIP DAC
AD8307: LOW COST, DC TO 500 MHZ, 92 DB LOGARITHMIC AMPLIFIER

Použití obvodů expandIO
USB I/O







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (7):

Zobrazit starší 30 dnů (7)...

host
7. Dne 25. 03. 2011 v 16:32 zaslal host
Ovládání generátoru
Dobrý den, zaujal mě tento DDS generátor, ale nějak jsem nepochopil, jak se vůbec ovládá - tedy změna frekvence, typ průběhu atd? Existuje na to nějaký program do PC?
Případně, co všechno se dá nastavovat? (napětí, posun DC ofsetu, rozmítání atd. a hlavně, zda jde generovat více typů průběhů.)
Děkuji Vám za pomoc


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PRESTO - Rychlý a univerzální USB programátor
PRESTO je velmi rychlý programátor moderní koncepce. Programuje velké množství součástek - mikrokontroléry, CPLD, FPGA, sériové FLASH a EEPROM, apod.
Skladem od 2196 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007