Dds генератор сигналов что это

Функциональный DDS rенератор на ПЛИС

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что этоНедавно я увидел проект генератора сигналов на микроконтроллере AVR. Принцип генерации — DDS, на базе библиотеки Jesper максимальная частота — 65534 Гц (и до 8 МГц HS выход с меандром). И тут я подумал, что генератор — отличная задача, где ПЛИС сможет показать себя в лучшем виде. В качестве спортивного интереса я решил повторить проект на ПЛИС, при этом по срокам уложиться в два выходных дня, а параметры получить не строго определенные, а максимально возможные. Что из этого получилось, можно узнать под катом

День нулевой

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что этоДо того, как наступят выходные, у меня было немного времени подумать над реализацией. Чтобы упростить себе задачу, решил сделать генератор не в виде отдельного устройства с кнопками и LCD экраном, а в виде устройства, которое подключается к ПК через USB. Для этого у меня есть плата USB2RS232. Плата драйверов не требует (CDC), поэтому, я думаю, что и под Linux будет работать (для кого-то это важно). Так же, не буду скрывать, что с приемом сообщений по RS232 я уже работал. Модули для работы с RS232 буду брать готовые c opencores.com.

Для генерации синусоидального сигнала потребуется ЦАП. Тип ЦАП я выбрал, как и в исходном проекте — R2R на 8 бит. Он позволит работать на высоких частотах, порядка мегагерц. Убежден, что ПЛИС с этим должна справиться

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что этоПо поводу того, на чем написать программу для передачи данных через COM порт я задумался. С одной стороны, можно написать на Delphi7, опыт написания такой программы уже есть, к тому же размер исполняемого файла будет не большим. Еще попробовал набросать что-то для работы с Serial в виде java скрипта в html страничке, но более менее заработало только через Chrome serial API, но для этого надо устанавливать плагин… в общем тоже отпадает. В качестве новшества для себя попробовал PyQt5, но при распространении такого проекта, нужно тащить кучу библиотек. Попробовав собрать PyQt проект в exe файл, получилось больше 10 мб. То есть, будет ничем не лучше приложения, написанного на c++\Qt5. Стоит еще учесть, что опыта разработки на python у меня нет, а вот на Qt5 — есть. Поэтому выбор пал на Qt5. С пятой версии там появился модуль для работы с serial и я с ним уже работал. А еще приложение на Qt5 может быть перенесено на Linux и Mac (для кого-то это важно), а с 5.2 версии, приложения на QWidgets может быть перенесено даже на смартфон!

Что еще нужно? Естественно плата с ПЛИС. У меня их две (Cyclone iv EP4CE10E22C8N на 10 тыс. ячеек, и Cyclone ii EP2C5 на 5 тыс. ячеек). Я выберу ту, что слева, исключительно по причине более удобного разъема. В плане объема проект не предполагает быть большим, поэтому уместится в любую из двух. По скорости работы они не отличаются. Обе платы имеют «на борту» генераторы 50 МГц, а внутри ПЛИС есть PLL, с помощью которого я смогу увеличить частоту до запланированных 200 МГц.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

День первый

В связи с тем, что модуль DDS я уже делал в своем синтезаторном проекте, то я сразу взялся за паяльник и начал паять ЦАП на резисторах. Плату взял макетную. Монтаж делал с применением накрутки. Единственное изменение, которое коснулось технологии — я отказался от кислоты Ф38Н для лужения стоек в пользу индикаторного флюс-геля ТТ. Суть технологии проста: в печатную плату впаиваю стойки, на них со стороны печатного монтажа припаиваю резисторы. Недостающие соединения выполняю накруткой. Еще, стойки удобны тем, что я их могу вставить прямо в плату ПЛИС.

К сожалению, дома в наличии не оказалось резисторов 1 и 2 килоома. Ехать в магазин было некогда. Пришлось поступиться одним из своих правил, и выпаять резисторы из старой не нужной платы. Там применялись резисторы 15К и 30К. Получился вот такой франкенштейн:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Далее там же нажимаю кнопочку «Device and Pin options» потому что некоторые пины настроены так, что работать не будут. Настраиваю все, как «Use as regular I/O»

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

В проекте я «нахадркодил» неуправляемый главный модуль DDS на фиксированную частоту.

После этого нажал «Start Compilation», чтобы среда разработки задалась вопросом, какие у нас линии ввода вывода есть в главном модуле проекта и к каким физическим PIN’s они подключены. Подключить можно практически к любому. После компиляции назначаем появившиеся линии к реальным PIN микросхемы ПЛИС:

На линии HS_OUT, key0 и key1 прошу пока не обращать внимание, они появляются в проекте потом, но скрин в самом начале я сделать не успел.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

В принципе, достаточно «прописать» только PIN_nn в столбце Location, а остальные параметры (I/O standart, Current Strench и Slew Rate) можно оставить по умолчанию, либо выбрать такие же, что предлагаются по умолчанию (default), чтобы не было warning’ов.

Номера контактов разъема подписаны на плате

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

А пины ПЛИС, к которым подключены контакты разъема, описаны в документации, которая идет в комплекте с платой ПЛИС.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

После того, как пины назначены, компилирую проект еще раз и прошиваю с помощью USB программатора. Если у вас не установлены драйверы для программатора USB Byte blaster, то укажите Windows, что они находятся в папке, куда у вас установлен Quartus. Дальше она сама найдет.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

ЦАП подключен к разъему платы ПЛИС. К выходу ЦАП подключаю осциллограф С1-112А. В результате должна получиться «пила» потому что на выход 8 бит выводится старшая часть слова DDS аккумулятора фазы. А оно всегда увеличивается, пока не переполнится.

Каких-то 1.5 часа и для частоты в 1000 Гц я вижу следующую осциллограмму:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Хочу заметить, что «пила» по середине имеет небольшой перелом. Он связан с тем, что резисторы имеют разброс значений.

Еще один важный момент, который нужно было выяснить — это максимально возможная частота, с которой будет работать DDS генератор. При правильно настроенных параметрах TimeQuest, после компиляции в «Compilation Report» можно увидеть, что скорость работы схемы выше 200 МГц с запасом. А это значит, что частоту генератора 50 МГц я буду умножать с помощью PLL на 4. Увеличивать значение аккумулятора фазы DDS буду с частотой 200 МГц. Итоговый диапазон частот, который можно получить в наших условиях 0 — 100 МГц. Точность установки частоты:

То есть, это лучше, чем

0.05 Гц. Точность в доли герца для генератора с таким диапазоном рабочих частот (0. 100 МГц) считаю достаточной. Если кому-то потребуется повысить точность, то для этого можно увеличить разрядность DDS (при этом не забыть проверить TimeQuest Timing Analyzer, что скорость работы логической схемы укладывалась в CLK=200 МГц, ведь это сумматор), либо просто снизить тактовую частоту, если такой широкий диапазон частот не требуется.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

После того, как я увидел на экране «пилу», семейные дела заставили меня ехать на дачу (выходной же). Там я косил, варил, жарил шашлык и не подозревал о том сюрпризе, что ждал меня вечером. Уже ближе к ночи, перед сном, я решил посмотреть форму сигнала для других частот.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Не буду скрывать, что форма сигналов меня расстроила, особенно на 1МГц (жалкий, никчемный мегагерц!). Я планировал получить частоты несколько других порядков. Почитав про R2R ЦАП стала ясна причина проблемы — паразитные емкости. Поэтому в планах на следующий день было решено сделать ЦАП на резисторах 100 и 200 Ом, которые у меня есть в наличии, а этот ЦАП оставить для будущих разработок, не требующих работы на таких высоких частотах, ведь в гладкости пилы тоже есть свой плюс.

День второй

В связи с тем, что было интересно, как будет работать ЦАП на резисторах 100 и 200 Ом, я сразу взялся за паяльник. На этот раз ЦАП получился более аккуратным, а времени на его монтаж ушло меньше.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Ставим ЦАП на плату ПЛИС и подключаем к осциллографу

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Проверяем 1 МГц — ВО! Совсем другое дело!

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Форма пилы на 10 МГц еще похожа на правильную. Но на 25 МГц она уже совсем «не красивая». Однако, у С1-112а полоса пропускания — 10 МГц, так что в данном случае причина может быть уже в осциллографе.

В принципе, на этом вопрос с ЦАП можно считать закрытым. Теперь снимем осциллограммы высокоскоростного выхода. Для этого, выведем старший бит на отдельный PIN ПЛИС. Данные для этой линии будем брать со старшего бита аккумулятора DDS.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Но считаю, что выход ПЛИС стоило бы нагрузить на сопротивление. Возможно, фронты были бы круче.

Синус делается по таблице. Размер таблицы 256 значений по 8 бит. Можно было бы взять и больше, но у меня уже был готовый mif файл. С помощью мастера создаем элемент ROM с данными таблицы синуса из mif-файла.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Выбираем 1 портовую ROM и задаем название модулю

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Тут тоже соглашаемся

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

С помощью browse находим наш mif файл с таблицей синуса

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Тут тоже ничего не меняем

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Снимаем галочку с модуля sine_rom_bb.v — он не нужен. Дальше finish. Квартус спросит добавить модуль в проект — соглашаемся. После этого, модуль можно использовать так же, как любой другой модуль в Verilog.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Старшие 8 бит слова аккумулятора DDS будут использоваться в качестве адреса ROM, а выход данных — значение синуса.

Осциллограмма синуса на разных частотах выглядит… одинаково.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

При желании, можно рассмотреть проблемы ЦАП, связанные с разбросом резисторов:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Чтож, на этом выходные кончились. А ведь еще не написано ПО для управления с ПК. Вынужден констатировать факт, что в запланированные сроки я не уложился.

День третий

Времени совсем мало, поэтому программу пишем на скорую руку (в лучших традициях). Местами, чтобы сократить количество букв и удобство ввода информации с клавиатуры, применяется фильтр событий по имени виджета. Прошу понять и простить.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Исходный код на GitHub. Там же есть уже собранное под windows приложение.

День четвертый

В спешном порядке доделываем прием данных по UART. Для приема сообщений по UART нужно поставить пару модулей. Один Baud генератор, второй — приемник. Для того, чтобы приемник работал на 115200, нужно произвести некоторые рассчеты, исходя, что основная тактовая частота у нас — 200 МГц.

Ставлю модуль приема сообщений, на него подается uart_clk и сигнал с физического входа ПЛИС.

Дальше все это помещаю в отдельный модуль, который выдает только номер формы волны и значение приращения к регирстру аккумулятора фазы DDS.

Когда модуль uart_rx принял байт информации, он на один такт ставит в единицу линию uart_data_ready. В это время на линии uart_command находится принятый байт. Для приема сообщения пишу стейтмашину.

Выводим данные на выходы модуля

Добавляем модуль приема в главный модуль.

Значение приращения прибавляем к аккумулятору фазы

Из старшей части значения аккумулятора фазы получаем остальные волноформы. А в зависимости от выбранной формы — подключаем ее на выход.

Я был почти не удивлен, что оно сразу заработало. Единственная ошибка, которую я нашел — была в рассчетах: я делил искомую частоту на CLK, потом еще на два, потом умножал на разрядность аккумулятора. Но этого делать не нужно, потому что у нас получается 1 период при изменении значении аккумулятора от 0 до МАХ. Делить дополнительно на 2 нужно только если в качестве выхода меандра брать старший бит аккумулятора частоты (в этом случае частота получается ниже в 2 раза). Но получение меандра я переделал.

День четвертый

В него можно включить время, потраченное в каждый день на оформление статьи.

Приступим к проверке. Сначала осциллографом.

На радиочастотах от 28 и до 100 МГц я решил послушать генератор с помощью SDR приемника, поставив антенну рядом с платой.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Выводы

Как это часто бывает в ИТ — с оценкой сроков произошла ошибка в 2 — 2.5 раза. Цель достигнута: на коленке собран генератор до 100 МГц. Однако, чтобы эту поделку можно было назвать полноценным генератором, потребуется поработать еще. Поэтому есть большие перспективы для развития. Из за срыва сроков, я не добавил то, что в принципе мог: 1) генератор шума; 2) генератор волны, которую пользователь рисует сам; 3) генератор цифровой последовательности. Еще в генераторе нет регулировки амплитуды и смещения.

Источник

Функциональный DDS генератор

Данный DDS функциональный генератор (версия 2.0) сигналов собран на микроконтроллере AVR, обладает хорошей функциональностью, имеет амплитудный контроль, а также собран на односторонней печатной плате.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Основные характеристики DDS-генератора V2.0:
— простая схема с распространенными и недорогими радиоэлементами;
— односторонняя печатная плата;
— встроенный блок питания;
— отдельный высокоскоростной выход (HS) до 8МГц;
— DDS-сигналы с изменяемой амплитудой и смещением;
— DDS-сигналы: синус, прямоугольник, пила и реверсивная пила, треугольник, ЭКГ-сигнал и сигнал шума;
— 2×16 LCD экран;
— интуитивная 5-ти кнопочная клавиатура;
— шаги для регулировки частоты: 1, 10, 100, 1000, 10000 Гц;
— запоминание последнего состояния после включения питания.

На представленной ниже блок-схеме, приведена логическая структура функционального генератора:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Блок питания собран на отдельной плате:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Если самому собирать блок питания нет желания, то можно использовать обычный ATX блок питания от компьютера, где уже присутствуют все необходимые напряжения. Разводка ATX разъема.

LCD-экран

Все действия отображаются через LCD-экранчик. Управление генератором осуществляется пятью клавишами

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Система меню генератора:
Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Для установки шага изменения частоты предусмотрено отдельное значение. Это удобно, если вам необходимо менять частоту в широких пределах.

Генератор шума не имеет каких-либо настроек. Для него используется обычная функция rand() непрерывно подающиеся на выход DDS-генератора.

Высокоскоростной выход HS имеет 4 режима частоты: 1, 2, 4 и 8 МГц.

Принципиальная схема

Схема функционального генератора простая и содержит легкодоступные элементы:
— микроконтроллер AVR Atmega16, с внешним кварцем на 16 МГц;
— стандартный HD44780-типа LCD-экранчик 2×16;
— R2R-матрица ЦАП из обычных резисторов;
— операционный усилитель LM358N (отечественный аналог КР1040УД1);
— два потенциометра;
— пять клавиш;
— несколько разъемов.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Плата:
Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Функциональный генератор собран в пластиковом боксе:
Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Тестовый запуск:
Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Программное обеспечение

Как я уже говорил выше, в основе своей программы я использовал алгоритм DDS-генератора Jesper. Я добавил несколько строчек кода на ассемблере для реализации останова генерирования. Теперь алгоритм содержит 10 ЦПУ циклов, вместо 9.

Источник

Идея создания DDS-генераторов сигналов родилась очень давно, ещё в прошлом веке; можно даже сказать — в незапамятные времена, ибо никто уже точно не знает дату рождения этой идеи.

Сама абревиатура DDS расшифровывается как «Direct digital synthesis» — «Прямой цифровой синтез».

Суть таких генераторов предельно проста: сигнал записывается в памяти в цифровом виде, а воспроизводится через цифро-аналоговый преобразователь в аналоговом виде. Благодаря этому форма сигнала может абсолютно любой, а не только обычные синус или прямоугольник.

Но только в конце прошлого века элементная база дошла до такого уровня, чтобы эта технология стала недорогой и доступной широким народным массам.

Как и у всякой «чудесной» технологии, здесь есть свои недостатки, в частности, так называемый джиттер — дрожание фазы, возникающее при дробном соотношении между частотой опорного генератора и частотой сигнала на выходе.

В подавляющем большинстве случаев этим можно пренебречь, но знать о существовании этой проблемы надо.

В подборке будут перечислены приборы по нарастанию цены и степени технического совершенства.

Цены в подборке указаны примерные на дату обзора, и в дальнейшем они могут меняться в любую сторону.

Простейший низкочастотный DDS-генератор сигналов

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Простейший генератор, работающий в низкочастотном диапазоне 1 — 65534 Гц.

Может использоваться для настройки низкочастотных устройств: усилителей мощности звуковой частоты, фильтров, темброблоков и т.п.

В имеющемся в приборе комплекте сигналов — стандартный необходимый минимум: синус, прямоугольник, треугольник, ЭКГ, шум.

Внимание: в комплекте нет блока питания, требуется источник с напряжением 9 В.

Прибор поставляется в виде комплекта собранной платы прибора плюс детали корпуса; окончательная сборка производится потребителем.

DDS-генератор сигналов FY3200S-25M

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Продвинутый двухканальный DDS-генератор с частотой формирования синусоидального сигнала до 25 МГц (по сигналам другой формы — до 6 МГц).

Прибор, помимо формирования типовых сигналов (синус, прямоугольник, треугольник, пила, шум), позволяет пользователю сформировать и сигналы собственной формы; но с этим обычно приходится серьёзно «повозиться».

Частота дискретизации — 250 Ms/ps, разрядность — 12 бит.

Прибор позволяет формировать частотно-модулированные сигналы (только по одному каналу).

Прибор снабжен интерфейсом USB для связи с компьютером.

Из достоинств надо отметить наличие встроенного блока питания, а из недостатков — простой алфавитно-цифровой дисплей, что можно простить за его цену.

Прибор — лёгкий, масса — менее 1 кг.

Существуют и более низкочастотные варианты генератора (6 — 24 МГц) с немного более низкой ценой.

Источник

Dds генератор сигналов что это

Обзор посвящен DDS генератору сигналов FY6800 китайской компании FeelElec Technology Co.

В обзоре будут приведены его технические характеристики, кратко описана схемотехника, сделаны тесты, представлены осциллограммы, сделаны полезные выводы и даны рекомендации по практическому применению.

Кроме того, будет объяснено, что такое джиттер и откуда он возникает в DDS генераторах сигналов.

Предисловие: что такое DDS генератор сигналов

Генераторы сигналов с появлением цифровой техники и цифро-аналоговых преобразователей в прошлом веке вступили в новую эру: стало возможным создание «генераторов сигналов любой формы».

Достигается такая возможность за счет записи формы сигнала в цифровом виде и последующем его воспроизведении через цифро-аналоговые преобразователи с частотой, задаваемой пользователем.

Тестируемый DDS генератор FY6800 принадлежит к серии из трёх родственных генераторов с очень близкими параметрами, в которую входят генераторы FY6600, FY6800 и FY6900.

Генератор FY6800 выпускается в 4-х разных модификациях: FY6800-20M, FY6800-30M, FY6800-50M и FY6800-60M. Последние три модификации отличаются только предельными частотами генерации синусоидального сигнала (от 30 до 60 МГц); в то время как младшая модификация ( FY6800-20M ) имеет пониженные частоты генерации как для синуса, так и для некоторых других видов сигналов.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это
(изображение с официального сайта производителя; кликнуть для увеличения)

Такие генераторы позволяют заменить одним устройством сразу несколько типов генераторов: низкочастотный генератор сигналов (звуковых), генератор импульсных сигналов, генератор сигналов специальной формы, генератор частотно-модулированных сигналов, генератор амплитудно-модулированных сигналов, высокочастотный генератор сигналов (в последнем случае необходимо предварительно внимательно проверить требуемый частотный диапазон).

В таблице приведена лишь небольшая часть характеристик, полностью их можно посмотреть на официальной странице генератора (последняя строка таблицы).

Упаковка, внешний вид и конструкция DDS генератора сигналов FY6800

Генератор представляет собой относительно небольшую и лёгкую конструкцию в виде почти прямоугольного плоского блока с откидной ножкой-подставкой:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Вглядимся в лицо нашего пациента:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

И, оно же, но во включенном состоянии прибора:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

На лицевой панели расположены органы управления, выходы двух каналов, а также вход частотомера.

Подсвечивается также и кнопка включения/выключения слева внизу на передней панели.

Кнопки только позволяют выбрать режим и настраиваемый параметр, а установка всех параметров на конкретные значения производится с помощью единственной большой круглой ручки энкодера.

Если настраиваемый параметр представляет собой многоразрядное число, то настраиваемый разряд выбирается с помощью двух кнопок со стрелочками под ручкой энкодера.

Кнопки без подписи рядом с экраном работают по подсказкам, отображаемым на экране.

Посмотрим на прибор сбоку:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Вид снизу; ножка-подставка сложена:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

При выключении тумблером сзади прибор ничего не запоминает; и при последующем включении автоматически устанавливает режим с синусом 5 В 10 кГц.

Разборка DDS генератора сигналов FY6800 и его внутреннее устройство

Разборка делается не сложно, но аккуратности всё равно требует.

И вот нам открывается богатый, хотя и несколько странный, внутренний мир генератора:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Конфигурация расположения плат удивительна тем, что плата блока питания «втыкается» в материнскую плату прибора сбоку, для этого в «материнке» даже сделана выемка.

Интересно также, что каждая из плат держится не на 4-х, а только на 3-х саморезах. Материнку могли бы прикрутить и 4-ым саморезом в левом нижнем углу, но не прикрутили.

Рассмотрим отдельно материнку и блок питания; начнём с материнки.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Именно эта микросхема и осуществляет синтез сигнала на цифровом уровне.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

В сетевой части блока нет отдельного мощного транзистора. Он встроен в 8-ногую микросхему, которая одновременно служит генератором и контроллером ШИМ.

Конечно, было бы лучше с точки зрения помехозащищённости, если бы производитель применил аналоговый блок питания с линейными стабилизаторами, но это плохо отразилось бы и на массе, и на цене прибора.

В генераторе сигналов есть и ещё одна плата, прикреплённая к передней панели:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

На плате закреплены органы управления, дисплей и небольшая по количеству элементов электронная обвязка.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Испытания DDS генератора сигналов FY6800

Дело в том, что для гарантированно точного результата средство измерения должно иметь точность, значительно превосходящую точность проверяемого прибора. В большинстве случаев метрологами рекомендуется точность средства (или метода) измерения в 3 раза выше, чем точность проверяемого прибора.

В данном же случае использовался осциллограф примерно одного класса точности с проверяемым генератором. Так что будем результаты считать условно-верными. 🙂

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что этоDds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что этоDds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что этоDds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что этоDds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Хотя на генераторе установлено напряжение ровно 5 В, осциллограф на всех осциллограммах показывает напряжение «пик-пик» чуть выше 5 В, до 5.36 В. Причин этому несколько: влияние шумов, погрешность генератора, погрешность осциллографа. В общем можно считать точность генератора хорошей.

Выпрямленный синус. Особенность сигнала в том, что половинки синуса повторяются с частотой вдвое выше, чем установлено на индикаторе генератора:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Мульти-синус (смесь нескольких синусоидальных сигналов с кратными частотами):

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Пожалуй, на этом хватит.

Теперь обсудим такое отрицательное явление, как джиттер, ибо оно в этом генераторе присутствует.

Несколько слов о том, что такое джиттер.

Если объяснять «на пальцах», то возникает джиттер таким путём.

На частотах, меньших частоты опорного генератора в целое число раз, в периоде сигнала укладывается целое число отсчетов, и передвигать фазу от периода к периоду не требуется.

Но если частота сигнала меньше опорной частоты не в целое число раз, то возникает проблема, как сформировать сигнал нужной частоты при том, что в периоде сигнала может быть только целое число отсчетов.

Для моделирования джиттера на генераторе в качестве сигнала был установлен меандр с частотой 11 МГц, что отличается от опорной частоты генератора (250 МГц) в 22.72 раза.

Затем были записаны две осциллограммы и наложены друг на друга в графическом редакторе. Вот результат (одна из осциллограмм сделана более бледной):

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Кроме банального воспроизведения тех сигналов, которые записаны в памяти прибора, он позволяет выполнять с ними всякие «вольности»: устанавливать различные виды модуляции, запускать их в режиме свип-генератора (генератора качающейся частоты) и управлять частотой и другими параметрами с помощью внешнего напряжения.

Меню настройки модуляции (фото):

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Меню настройки свип-генерации:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Меню управления генерацией от внешнего напряжения:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Теперь разберёмся с шумами и помехами на выходе генератора.

Для оценки уровня помех на выходе был установлен очень малый и очень медленный сигнал: 1 мВ, 1 мкГц.

Осциллограмма напряжения (шумы + помехи) на выходе генератора:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Теперь, для сравнения, осциллограмма собственных шумов осциллографа в том же масштабе (вход закорочен на землю через резистор 50 Ом):

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Как можно видеть из сравнения двух осциллограмм, хотя и небольшие, но шумы на выходе генератора присутствуют. Точнее, здесь присутствует сумма шумов вместе с влиянием помех по цепям питания и, дополнительно, с наводками от импульсного источника питания на элементы схемы «по воздуху».

Возможно, для каких-то особо чувствительных измерений такой уровень шумов и помех будет великоват; но для подавляющего числа работ по настройке и проверке аппаратуры такой их уровень препятствием не будет.

Программное обеспечение DDS генератора сигналов FY6800

В протестированном экземпляре генератора установлена прошивка версии 1.7.1. Прошивка хорошая, явных «глюков» по ходу тестирования обнаружено не было.

Но в системе не было обнаружено возможности обновления прошивки, а также не было обнаружено каких-либо прошивок (новых или старых) и на сайте производителя.

Генератор сигналов FY6800 может по USB соединяться с компьютером и работать совместно с ним.

Всё это в одном архиве вместе с руководством пользователя на английском языке можно скачать с официального сайте производителя.

Правда, китайскоязычный драйвер из этого комплекта мне не понравился; и я скачал другой вариант драйвера (можно скачать здесь).

Кроме того, я не смог подобрать нормально работающего драйвера для Windows 7 32 bit (происходило зависание на разных этапах), поэтому пришлось всё установить на систему с Windows 10 64 bit (всё работало стабильно).

Программа «DDS Signal PC Software V6.1» позволяет полноценно управлять генератором с компьютера, а также загружать в генератор собственные варианты сигналов.

Так выглядит экран управления генератором:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это
(кликнуть для увеличения)

Посмотрим на вкладку » Waveform Window » для «рисования» сигнала с примером сигнала, нарисованного мышкой:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Конечно, такое рисование иначе как «порнографией» и не назовёшь.

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

Здесь формально есть возможность загрузить значения сигнала прямо из файла, но заставить работать эту возможность не удалось.

Реально для этой цели работает копирование значений методом «скопипастить» в окно » Text Window «.

Затем открыть файл в простом текстовом редакторе (типа «Блокнот» и т.п.), пометить все 8192 значения и скопировать на вкладку » Text Window «.

Если на графике (в правом нижнем углу вкладки) всё будет в порядке, то далее в строке » Loading Area » надо выбрать, каким номером пользовательского сигнала будет Ваша функция, и нажать » Send Data «.

Таким способом я создал сигнал «Двухполярные прямоугольные импульсы»; его осциллограмма:

Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что это

В итоге, хотя и не без проблем, но создание собственных сигналов работает.

Окончательный диагноз DDS генератора сигналов FY6800

Начну с главного: этот генератор сигналов полностью подтвердил параметры, указанные производителем (по крайней мере в той степени, насколько это возможно подтвердить с помощью аппаратуры, лишь немного превосходящей по классу тестируемый генератор).

Недостатки, конечно, тоже водятся.

Ещё раз о цене и где купить.

Ваш Доктор.
12 мая 2020 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru Dds генератор сигналов что это. Смотреть фото Dds генератор сигналов что это. Смотреть картинку Dds генератор сигналов что это. Картинка про Dds генератор сигналов что это. Фото Dds генератор сигналов что этоКонтакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *