Prezentowane urządzenie umożliwia genero-
wanie napięcia sinusoidalnie zmiennego
o zmienianej w bardzo szerokim zakresie
częstotliwości 1Hz–75MHz. Umożliwia także
generowanie większych częstotliwości do
170MHz, ale z większymi zniekształceniami.
Zbudowano je na układzie DDS – AD9851.
Dzięki zastosowaniu cyfrowej syntezy sygna-
łu wyjściowego uzyskano zarówno bardzo
dużą stabilność generowanej częstotliwości
(taka jak stabilność zastosowanego generatora
kwarcowego), jak również szeroki zakres
przestrajania. Układ sterowany jest za pośred-
nictwem portu LPT komputera PC. Umożli-
wia to łatwe programowanie AD9851, ponie-
waż ten układ można programować w trybie
zarówno szeregowym, jak i równoległym
8-bitowym. Do ustawiania parametrów syg-
nału wyjściowego (częstotliwość wyjściowa
i faza) służy napisane w Delphi oprogramowa-
nie (można je ściągnąć z Elportalu). Układ
może służyć jako uniwersalny generator m.cz. i
w.cz., a dzięki dodatkowym funkcjom oprogra-
mowania umożliwia wykonanie wielu pomia-
rów, np. pasma przenoszenia sprzętu audio itp.

Opis układu

Główny bohater projektu – układ AD9851
– to scalony generator sinusoidalny, wykorzy-
stujący do generowania przebiegu wyjściowe-
go technikę DDS – Direct Digital Synthesis
(bezpośrednia cyfrowa synteza).

D o d a t k o w o

układ wyposażony
jest w wewnętrzny
6-krotny powielacz
częstotliwości tak-
tującej, szybki kom-
parator, który może
służyć do genero-
wania przebiegu
prostokątnego.

Układ może być

programowany w
trybie równoległym
i szeregowym. Wymaga on 40
bitów danych programujących.
Szczegóły dotyczące zastosowań,
programowania i opisu wyprowa-
dzeń można znaleźć na stronie pro-
ducenta www.analog.com.

Na rysunkach 1 i 2 przedstawiono sche-

maty układu. Jak widać, jest on prosty,
a mimo to ma znakomite parametry. Główną
rolę odgrywa układ IC1 – AD9851. Do jego
poprawnej pracy wymagane jest napięcie 5V
(pobierane ze złącza USB komputera). Układ
taktowany jest generatorem kwarcowym
QG1. Od częstotliwości tego generatora zale-
ży górna częstotliwość wyjściowa układu. Dla
AD9851 częstotliwość generatora nie powin-
na być większa niż 30MHz (z włączonym
powielaczem częstotliwości). Aby uzyskać na
wyjściu częstotliwości rzędu dziesiątek MHz,

nie jest wymagane stosowanie genera-
torów kwarcowym o dużych częstotli-
wościach wyjściowych. AD9851
wyposażony jest w wewnętrzny po-
wielacz częstotliwości, który 6-krot-
nie zwiększa częstotliwość taktowa-
nia układu.

Układ składa się z przejściówki, do której

montowany jest AD9851 i niektóre elementy
schematu aplikacyjnego, oraz płytki, na której
montowana jest pozostała część elementów.
Zastosowanie przejściówki zapewnia wygodę
w lutowaniu AD9851.

Schemat przejściówki przedstawia rysu-

nek 1. Kondensatory C1 i C2 filtrują napięcie
zasilające układ AD9851, a dzięki zamonto-
waniu ich na płytce przejściówki znacznie
skrócono długość połączeń pomiędzy pinami
zasilania i kondensatorami filtrującymi.
Rezystory R1, R2, R3 służą do dopasowania
impedancyjnego wyjść układu. R1 powinien
mieć wartość 25

Ω, ale przy 27Ω układ pracu-

je poprawnie. R1 i R2 to rezystory SMD
– można dać jeden 50

Ω.

Na rysunku 2 przedstawiono schemat

drugiej części układu, odpowiedzialnej za

13

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

+++

+++

+++

GG

GG

ee

ee

nn

nn

ee

ee

rr

rr

aa

aa

tt

tt

oo

oo

rr

rr

DD

DD

DD

DD

SS

SS

Rys. 1 Schemat ideowy

Podstawowe parametry układu

Maksymalna częstotliwość taktująca układ: 180MHz
Rozdzielczość wyjściowego przetwornika D/A: 10bit
Napięcie zasilania:

2,7V-5,25V

Maksymalny pobór prądu:

130mA

Miniaturowa obudowa SSOP28

połączenie z PC. Gniazdo X1 służy do
połączenia układu z portem LPT. Rezysto-
ry R1-R11 chronią port LPT przed uszko-
dzeniem podczas jakiegoś błędu w monta-
żu. Elementy R13 i R12 pozwalają regulo-
wać amplitudę napięcia wyjściowego.
Regulacja jest dość prosta i służy jedynie
do zgrubnego ustawienia napięcia wyjścio-
wego. Elementy R14, C7 pozwalają na
realizację modulacji amplitudy. Składowa
zmienna podawana na złącze JP4 powodu-
je zmiany napięcia wyjściowego w takt
sygnału podawanego z zewnątrz. Elementy
L1, L2, C4, C5 tworzą filtr dolnoprzepus-
towy tłumiący wyższe harmoniczne gene-
rowane przez AD9851. Bez tych elemen-
tów układ potrafił zakłócać odbiór TV. Ele-
menty C6 i złącze oznaczone jako DC/AC
pozwalają na pracę ze składową stałą
(zwarte piny złącza) lub bez składowej sta-
łej (piny rozwarte). Należy pamiętać, że
przy pracy AC i obciążeniu wyjścia układu
małą impedancją kondensator C6 i impe-
dancja obciążenia będą tworzyć filtr gór-
noprzepustowy, ograniczający amplitudę
sygnału dla najniższych częstotliwości.
Elementy C1, C2, C3 filtrują napięcie zasi-
lające.

Programowanie AD9851

AD9851 może być programowany w trybie
szeregowym i równoległym. W modelu
wykorzystano programowanie równoległe.
Układ wymaga 40 bitów danych, które
określają częstotliwość wyjściową (32
bity), fazę sygnału (5 bitów) oraz rodzaj
pracy układu (3 bity).

Ramka danych wygląda następująco

(zaczerpnięta z noty katalogowej dostępnej na
www.analog.com):

Częstotliwość wyjściową określa wzór:

Fout =

Data x CLK

2

32

gdzie:
Data – dziesiętna wartość bitów sterujących
częstotliwością,
CLK – częstotliwość taktowania AD9851.

Fazę ustawia się z krokiem 11,25 stopnia.

5 bitów pozwala na ustawienie fazy w zakre-
sie 0–348,75°.

Fazę wyjściową określa wzór:

ϕ = Data x 11,25

gdzie:
Data – dziesiętna wartość bitów sterujących
fazą.

Przykład: chcemy uzyskać częstotliwość

wyjściową 455kHz i fazę 90°, jeżeli taktowa-

nie AD9851 wynosi 120MHz (generator
kwarcowy 20MHz, włączony powielacz).
Dane sterujące powinny zatem wyglądać
następująco:

W1 = 01000001
W2 = 00000000
W3 = 11111000
W4 = 01111001
W5 = 10110100
Dane wprowadzane są synchroniczne

z zegarem taktującym, który generowany jest
na porcie LPT przez program sterujący. Usta-
wienie nowej częstotliwości następuje pod-
czas dodatniego impulsu na końcówce 8
oznaczonej jako FQ_UD. Więcej na temat
programowania układu można znaleźć
w nocie katalogowej AD9851.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytkach przed-
stawionych na rysunkach 3 i 4. Płytki zosta-
ły zaprojektowane w programie Eagle. Mon-
taż większej płytki jest klasyczny – lutujemy
elementy od najmniejszych do największych,
kończąc na gnieździe LPT. Jako zasilanie naj-
lepiej zastosować 5V, linia zasilająca dostęp-
na jest na wyjściu portu USB. Montaż przej-
ściówki jest znacznie trudniejszy, a to ze
względu na niewielkie wymiary AD9851.
Płytkę przed przylutowaniem układu należy
dobrze oczyścić, a następnie pokryć pola
lutownicze układu AD9851 kalafonią. Kolej-
nym krokiem jest ocynowanie wszystkich pól
lutowniczych układu. Kalafonii powinno być
tyle, aby po ocynowaniu została jej jeszcze
niewielka ilość – zapobiegnie ona powstaniu
„zimnych lutów” podczas montażu AD9851.
Następnie ustawiamy układ na polach lutow-
niczych i lutujemy skrajne wyprowadzenia,
dociskając piny układu do pól lutowniczych
pokrytych cyną – nie stosujemy już dodatko-
wej cyny. Podobnie dociskamy wszystkie
pozostałe piny. Poprawność przylutowania
układu można sprawdzić omomierzem (zwar-

Projekty AVT

14

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2 Schemat ideowy

cie między pinem AD9851 a wyprowadze-
niem przejściówki). Podczas montażu przyda
się pęseta, lupa oraz odsysacz cyny. Jeżeli
układ jest przylutowany poprawnie, to można
przystąpić do montażu pozostałych elemen-
tów przejściówki. Przejściówkę można przy-
lutować do drugiej płytki za pomocą goldpi-
nów, ale lepszym rozwiązaniem będzie

wykonanie połącze-
nia za pomocą połó-
wek podstawki
DIP28, które należy
przylutować od stro-
ny elementów do
płytki przejściówki.
Można wtedy, w razie
uszkodzenia, łatwo
wymienić przej-
ściówkę. Cewki L1
i L2 należy wykonać
samemu. Obie cewki

nawinięto na średnicy
6mm drutem DNE
0,6mm. L1 ma 3 zwo-
je a L2 – 4 zwoje. W
modelu zastosowano

generator kwarcowy o częstotliwości
28,322MHz. Można zastosować dowolny
inny generator o znanej częstotliwości, nie-
przekraczającej 30MHz. Następnie w progra-
mie sterującym należy wprowadzić częstotli-
wość generatora kwarcowego.

Jeśli układ został zmontowany poprawnie,

to można przystąpić do uruchomienia. W tym
celu należy połączyć go z komputerem PC za
pomocą przewodu LPT oraz wpiąć do gniaz-
da USB wtyk zasilający układu. I tu mała
uwaga: wszelkie regulacje w układzie, jak
również podłączanie do komputera PC, nale-
ży wykonać przy wyłączonym zasilaniu
PC-ta i układu, aby nie uszkodzić portu LPT.

Układ potrafi się czasem zresetować, jeśli

np. reguluje się amplitudę metalowym śru-
bokrętem lub podłącza źródło sygnału do
modulacji AM, dlatego podczas podłączania
i wszelkich regulacji warto układ wyłączyć.

Jeśli został on już podłączony, można uru-

chomić na pececie program sterujący.
W okienku konfiguracyjnym wybieramy typ
układu, czyli AD9851, oraz wpisujemy częs-
totliwość zastosowanego generatora kwarco-
wego – od tego zależy, czy częstotliwość

wyjściowa układu będzie odpowiadała
temu, co wpisaliśmy w programie. Jeśli
wszystko działa poprawnie, to genera-
tor jest gotowy do pracy.

Bufor wyjściowy

Generator można wyposażyć w bufor
wyjściowy – wzmocni on sygnał oraz
zapobiegnie uszkodzeniu generatora
w wyniku np. podania na wyjście
znacznego napięcia. Układ jest dość
prosty i jego parametry powinny wy-
starczyć w większości przypadków.
Bardziej zaawansowani Czytelnicy mo-
gą wykonać lepszy bufor np. na tranzy-
storach w.cz.

Ciąg dalszy na stronie 19.

15

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 3 Schemat

montażowy

Rys. 4 Schemat

montażowy

Rys. 5 Schemat ideowy bufora

R E K L A M A