関数発生器。スキーム、説明

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機能的な DDS ジェネレーター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この信号の DDS 関数発生器 (バージョン 2.0) は AVR マイクロコントローラー上に組み立てられ、優れた機能を備え、振幅制御を備え、片面プリント基板上にも組み立てられます。

機能的な DDS ジェネレーター。 DDSジェネレーターの外観

このジェネレーターはアルゴリズムに基づいています Jesper DDS ジェネレーター、プログラムは、アセンブリコードの挿入で AVR-GCC C にアップグレードされています。ジェネレーターには 1 つの出力信号があります。8 つ目は DDS 信号で、XNUMX つ目は高速 (XNUMX..XNUMX MHz) の「長方形」出力で、誤ったヒューズを使用して MK を復活させたり、他の目的に使用したりできます。

高速信号 HS (高速) は、Atmega16 OC1A (PD5) マイクロコントローラーから直接取得されます。

DDS 信号は、抵抗 R2R マトリックスと LM358N チップを介して MK の他の出力から生成され、信号の振幅 (Amplitude) とオフセット (Offset) を調整できます。オフセットと振幅は、5 つのポテンショメータで調整できます。オフセットは +5V..-0V の範囲で調整でき、振幅は 10...0V です。 DDS 信号の周波数は 65534 から XNUMX Hz まで調整でき、オーディオ回路やその他のアマチュア無線のテストには十分です。

DDS Generator V2.0 の主な機能

- 一般的で安価な無線要素を備えた単純な回路。
-片面プリント回路基板;
- 内蔵電源;
- 最大 8 MHz の独立した高速出力 (HS)。
- 振幅とオフセットが可変の DDS 信号。
-DDS信号：正弦波、長方形、鋸および逆鋸、三角形、ECG信号、およびノイズ信号。
- 2×16 LCDスクリーン;
- 直感的な 5 ボタンキーボード;
-周波数調整の手順：1、10、100、1000、10000 Hz;
- 電源投入後の最後の状態を覚えています。

以下のブロック図は、関数発生器の論理構造を示しています。

機能的なDDSジェネレーター。関数発生器の論理構造

ご覧のとおり、デバイスには +5V、-12V、+12V の複数の電源電圧が必要です。 +12V と -12V の電圧は、信号の振幅とオフセットを制御するために使用されます。電源は、トランスといくつかの電圧レギュレータチップを使用して設計されています。

（クリックして拡大）

電源は別のボードに組み込まれています。

機能的な DDS ジェネレーター。 DDSジェネレーター電源

電源を自分で組み立てたくない場合は、必要なすべての電圧がすでに存在するコンピューターから通常の ATX 電源を使用できます。 ATX コネクタのピン配列.

液晶画面

すべてのアクションは、LCD 画面に表示されます。発電機はXNUMXつのキーで制御されます

機能的なDDSジェネレーター。 LCDメニュー

上/下キーはメニュー内を移動するために使用され、左/右キーは周波数値を変更するために使用されます。中央のキーを押すと、選択した信号の生成が始まります。もう一度キーを押すと、ジェネレーターが停止します。

ジェネレータメニューシステム:

機能的な DDS ジェネレーター。ジェネレーターメニューシステム

周波数変更ステップを設定するために、別の値が提供されています。これは、広範囲にわたって周波数を変更する必要がある場合に便利です。

ノイズジェネレーターには設定がありません。そのために、通常の rand() 関数が使用され、DDS ジェネレーターの出力に継続的に供給されます。

HS高速出力には、4、1、2、および4MHzの8つの周波数モードがあります。

概略図

関数発生回路はシンプルで、簡単にアクセスできる要素が含まれています。
- マイクロコントローラ AVR Atmega16、16 MHz の外部クォーツ付き;
- 標準 HD44780 タイプ LCD 画面 2×16;
-従来の抵抗器からのR2RマトリックスDAC;
- オペアンプ LM358N (国内アナログ KR1040UD1);
-XNUMXつのポテンショメータ。
- XNUMX つのキー;
-いくつかのソケット。

（クリックして拡大）

料金

機能的な DDS ジェネレーター。発電機ボード

関数発生器はプラスチック製の箱に組み込まれています

機能的な DDS ジェネレーター。組み立て式発電機

試運転

機能的な DDS ジェネレーター。テスト走行

ソフトウェア

上で述べたように、プログラムの中心でアルゴリズムを使用しました Jesper DDS ジェネレーター. 停止生成を実装するために、数行のアセンブラーコードを追加しました。アルゴリズムには、10 ではなく 9 の CPU サイクルが含まれるようになりました。

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"
"r18を追加、％0;1サイクル""\ n \ t"
"adc r19、％1;1サイクル"" \ n \ t"
"adc %A3, %2 ;1cycle" "\n\t"
"lpm ;3 サイクル" "\n\t"
"out %4, __tmp_reg__ ;1 サイクル" "\n\t"
"sbis %5, 2 ;スキップしない場合は 1 サイクル" "\n\t"
"rjmp 1b ;2 サイクル。合計 10 サイクル" "\n\t"
:
:"r" (ad0),"r" (ad1),"r" (ad2),"e" (信号),"I" (_SFR_IO_ADDR(PORTA)), "I" (_SFR_IO_ADDR(SPCR))
:"r18"、"r19"
);}

DDS 信号形式のテーブルは、MK のフラッシュメモリにあり、そのアドレスは 0xXX00 で始まります。これらのセクションは、メモリ内のそれぞれの場所で、makefile で定義されます。

#シグナルテーブルを保存するセクションを定義する
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

LCD ライブラリは winavr.scienceprog.com にあります。

プログラムコードの詳細な説明には立ち入りたくない。ソースコードには十分なコメントが付いています (英語ですが)。質問がある場合は、いつでも MK フォーラム (forum.cxem.net) を使用できます。

テスト

オシロスコープと周波数カウンターでジェネレーターをテストしました。すべての信号は、全周波数範囲 (1...65535 Hz) で良好に生成されます。振幅とオフセットの制御は正常に機能します。

（クリックして拡大）

発生器の次のバージョンでは、立ち上がり正弦波信号を実装すると思います。

最新のソフトウェアバージョン（WinAVR20071221）、ソースコード、EagleCAD、およびProteusファイルは次のようになります。ダウンロードはこちら.

著者：Koltykov A.V .; 出版物：cxem.net

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