» »

Низкочастотный DDS генератор на ATmega8. Тест конструктора DDS-генератора сигналов из Китая Самодельный сигнал генератор на мк
16.07.2023

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.

Данный генератор базируется на алгоритме DDS-генератора Jesper , программа была модернизирована под AVR-GCC C с вставками кода на ассемблере. Генератор имеет два выходных сигнала: первый - DDS сигналы, второй - высокоскоростной (1..8МГц) "прямоугольный" выход, который может использоваться для оживления МК с неправильными фузами и для других целей.
Высокоскоростной сигнал HS (High Speed) берется напрямую с микроконтроллера Atmega16 OC1A (PD5).
DDS-сигналы формируются с других выходов МК через резистивную R2R-матрицу и через микросхему LM358N, которая позволяет осуществить регулировку амплитуды (Amplitude) сигнала и смещение (Offset). Смещение и амплитуда регулируются при помощи двух потенциометров. Смещение может регулироваться в диапазоне +5В..-5В, а амплитуда 0...10В. Частота DDS-сигналов может регулироваться в пределах 0... 65534 Гц, это более чем достаточно для тестирования аудио-схем и других радиолюбительских задач.

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:

Как вы можете видеть, устройство требует наличие нескольких питающих напряжений: +5В, -12В, +12В. Напряжения +12В и -12В используются для регулирования амплитуды сигнала и смещения. Блок питания сконструирован с использованием трансформатора и нескольких микросхем стабилизаторов напряжения:

Блок питания собран на отдельной плате:

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

Клавиши вверх/вниз используются для перемещения по меню, клавиши влево/вправо для изменения значения частоты. Когда центральная клавиша нажата - начинается генерирование выбранного сигнала. Повторное нажатие клавиши останавливает генератор.

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.

Плата:

Функциональный генератор собран в пластиковом боксе:


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.

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"
"add r18, %0 ;1 cycle" "\n\t"
"adc r19, %1 ;1 cycle" "\n\t"
"adc %A3, %2 ;1 cycle" "\n\t"
"lpm ;3 cycles" "\n\t"
"out %4, __tmp_reg__ ;1 cycle" "\n\t"
"sbis %5, 2 ;1 cycle if no skip" "\n\t"
"rjmp 1b ;2 cycles. Total 10 cycles" "\n\t"
:
:"r" (ad0),"r" (ad1),"r" (ad2),"e" (signal),"I" (_SFR_IO_ADDR(PORTA)), "I" (_SFR_IO_ADDR(SPCR))
:"r18″, "r19″
);}

Таблица форм DDS-сигналов размещена во флэш памяти МК, адрес которой начинается с 0xXX00. Эти секции определены в makefile, в соответствующих местах в памяти:
#Define sections where to store signal tables
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

В первой части статьи рассматривается схемотехническое решение, устройство и конструкция DDS генератора (генератор с прямым цифровым синтезом формы сигнала) на микроконтроллере ATmega16 . В приборе, кроме синтеза сигнала различной формы и частоты, реализуется возможность регулировки амплитуды и смещения выходного сигнала.

Основные характеристики прибора:

  • простое схемотехническое решение, доступные компоненты;
  • односторонняя печатная плата;
  • сетевой источник питания;
  • специализированный выход частоты от 1 МГц до 8 МГц;
  • DDS выход с регулировкой амплитуды и смещения;
  • форма выходного DDS сигнала: синусоида, прямоугольные импульсы, пилообразные импульсы, треугольные импульсы, ЭКГ, шум;
  • для отображения текущих параметров используется двухстрочный ЖК дисплей;
  • пятикнопочная клавиатура;
  • шаг перестройки частоты: 1, 10, 10, 1000, 10000 Гц;
  • восстановление последней конфигурации при включении;
  • регулировка смещения: -5 В … +5 В;
  • регулировка амплитуды: 0 … 10 В;
  • регулировка частоты: 0 … 65534 Гц.

За основу прибора, а точнее алгоритм работы микроконтроллера, была взята разработка DDS генератора Jesper Hansen . Предложенный алгоритм был немного переработан и адаптирован под компилятор WinAVR-GCC

Сигнальный генератор имеет два выхода: выход DDS сигнала и выход высокочастотного сигнала (1 - 8 МГц) прямоугольной формы, который может использоваться для «оживления» микроконтроллеров с неправильными установками Fuse-битов или для других целей.

Высокочастотный сигнал поступает непосредственно с микроконтроллера, с вывода OC1A (PD5). DDS сигнал формируется микроконтроллером с использованием цепочки резисторов R2R (ЦАП), регулировка смещения и амплитуды возможна благодаря использованию низкопотребляющего операционного усилителя LM358N .

Блок-схема DDS генератора

Как видно, для питания устройства необходимо три напряжения: +5 В, +12 В, -12 В. Напряжения +12 В и -12 В используются для аналоговой части устройства на операционном усилителе для регулировки смещения и амплитуды.

Принципиальная схема источника питания изображена на рисунке ниже.

В источнике питания используются стабилизаторы напряжения LM7812 , LM7805 , LM7912 (стабилизатор отрицательного напряжения -12 В).

Внешний вид источника питания для генератора

Возможно использование компьютерного блока питания форм-фактора ATX, для этого необходимо распаять переходник в соответствии со схемой:

Принципиальная схема прибора

Для сборки прибора потребуется:

  • микроконтроллер ATmega16;
  • кварцевый резонатор 16 МГц;
  • стандартный двухстрочный ЖК индикатор на базе контроллера HD44780 ;
  • R2R ЦАП выполненный в виде цепочки резисторов;
  • сдвоенный операционный усилитель LM358;
  • два потенциометра;
  • пять кнопок;
  • несколько коннекторов и разъемов.

Рисунок печатной платы

Примененные компоненты, за исключением микроконтроллера и разъемов, в корпусах для поверхностного монтажа (smd).

Прибор смонтированный в корпусе

Тестовый запуск

Загрузки

Принципиальная схема и печатная плата (формат Eagle) -
Проект для симуляции в среде Proteus -

  • Кто пробовал сваять?
  • Смотрите ветку Функцинальный генератор, начиная с 4 поста идет обсуждение этой конструкции, и пользователи QED и куко собрали этот генератор. И в протеусе был проверен - работает.
  • скажите кто-нибудь, пожалуйста, перечень компонентов для блока питания используемые в первом(http://www..html?di=69926) варианте генератора. в частности интересует какой модель трансформатора и выпрямитель использовал автор. или хотя бы полные аналоги. из просьбы ясно, что я в электротехнике не силён, но думаю собрать осилю без углубления в дебри предмета. Просто форс-мажор. С конденсаторами и 3-мя стабилизаторами всё понятно. Собственно вот эта схема прикреплена.
  • Трансформатор любой маломощный с двумя вторичными обмотками с выходным напряжением 15 В (переменка). В частности автор использовал трансформатор TS6/47 (2х15 В/2х0.25 А) Диодный мостик тоже любой маломощный сгодится. На фотке в статье виден и трансформатор и диодный мостик.
  • а подскажите пожалуйста, какая связь должна быть между вторичным выходом трансформатора и выпрямителем, учитывая схему БП автора?:confused: ну имею ввиду, если на выходе трансформатора 15в (вроде нашел вот такой -ТПС-7.2(2х15В)сим.(7.2Вт)15Вх2_7.2Вт_сим.(0.24А)х2 - 160,00руб) , то какой выпрямитель к нему? и на случай, если 12в на выходе трансформатора?
  • Не совсем понял вопрос, честно говоря... Трансформатор указанный вами вроде подходит... Мостик вполне, думаю подойдет к примеру DB106
  • Vadzz, спасибо огромное за подсказку. если DB106 подходит, значит и имеющий аналогичные параметры W08 подойдет. это так? просто, именно его имеется возможность(желание) купить. и ещё не смог разобраться с номиналами конденсаторов на схеме автора, подскажите, пожалуйста. они в все в nF(нанофарад-нФ)?
  • W08 - вполне подойдет. Конденсаторы в схеме блока питания или в схеме самого генератора? Если блок питания - то там все кондеры в микрофарадах (2000 мкф, 100 мкф, 0.1 мкф). В схеме генератора - по-моему только два кондера в обвязке кварца 18 пикофарад.
  • Vadzz, безгранично благодарю. вроде все вопросы сняты. Со схемой самого генератора вроде немного проще(есть файл EAGLE). Буду воплощать в реальность. Если всё будет путём, то попробую выложить печатную плату (формат Eagle) Блока питания.
  • Обязательно должно все получиться у вас... Рисунок печатной платы выкладывайте, кому-то обязательно пригодится...
  • Я спаял и пользуюсь. Честно говоря по ходу возникли несколько проблем: 1) недостаток - невозможна перестройка частоты при включенном генераторе. Т.е. если нужно менять частоту, то сначала выключаем генерацию сигнала, потом перестраиваем частоту, потом снова включаем генерацию сигнала. Это зачастую неудобно, когда нужно следить за реакцией налаживаемого устройства на плавное изменение частоты. Например для управления оборотами шаговика перестраивать частоту нужно только плавно. 2) недостаток - дважды слетал EEPROM. Автор предусмотрел запоминание установленных режимов в EEPROM, но это совсем не обязательно. Уж лучше бы ничего не запоминал и не использовал его совсем. Или в крайнем случае при повреждении EEPROM грузил установки "по умолчанию" из FLASH. Зато был бы надежнее. В целом в остальном работой я доволен. Просьба к тем, кто смыслит в написании программ для AVR исправить эти два недостатка.
  • По поводу перестройки частоты "налету" тут скорее всего нужно использовть DMA, чего в подобных микроконтроллерах нет. Может я ошибаюсь... надо глянуть исходники генератора... Насчет "слетает EEPROM" - интересно конечно причину узнать, но два раза я думаю еще не показатель.
  • Готовые генераторы на ad9850(51) есть здесь: http://radiokit.tiu.ru/product_list/group_802113
  • Готовые генераторы на AD9850 это хорошие девайсы, но другое дело когда собираешь и налаживаешь сам...
  • Разрушение данных в EEPROM приводит к полной неработоспособности генератора. Очень неприятная проблема в самый неподходящий момент. Я обычно внутри корпуса генератора держу запасной запрограммированый контроллер. Но это же не выход из положения. Почему не предусмотреть сохранение только текущих данных, которые не повлияют в целом на работоспособность, если будет разрушение EEPROM? При потере данных из Flash грузим установки по умолчанию. Все остальное, что касается работоспособности программы хранится во Flash. Так надежнее будет работать. ПРЕДЛАГАЮ разместить список ссылок с другими проектами генераторов на AVR.
  • Тут несколько людей собирали этот генератор (с их слов конечно же), они ничего не говорили по этому поводу, есть ли такая проблема у них или нет...
  • Подскажите,в данном генераторе есть возможность менять только частоту или скважность тоже?
  • В характеристика генератора указано, что можно менять частоту, к сожалению возможности менять скованность нет...
  • парни подскажите по поводу RESET джампера -когда его включить и когда снять..... благодарю
  • Нормальное состояние джампера - разомкнут.И это скорее всего не джампер, а имелось ввиду разъем для возможности подключения кнопки, с помощью которой можно будет сбрасывать мк, если вдруг чего...

Всем доброго времени суток!
Сегодня хочу представить вниманию читателей обзор генератора сигналов произвольной формы JDS6600.
Данная модель генератора способна выводить информацию на цветной TTF дисплей 2,4 inch, выдавать сигнал на два независимых канала частотой до 15 МГц синусоидальной, прямоугольной, треугольной формы и частотой до 6МГц сигналов CMOS/TTL логики, импульсов и сигналов произвольной формы с размахом от 0 до 20 Вольт, имеет вход для измерения частоты, периода, длительности, скважности. Прибор позволяет изменять фазу сигнала от 0 до 359,9 градусов с шагом в 0,1 градуса, смещать сигнал от -9,99 до + 9,99 Вольт (в зависимости от амплитуды сигнала). В памяти генератора прописаны 17 стандартных сигналов, а так же имеется возможность редактировать (создавать/рисовать) необходимую форму сигнала и записывать в 60 ячеек памяти.
Генератор много чего может и, как радиогубитель средней руки, вряд ли всем буду пользоваться.
В линейке генераторов JDS6600 пять модификаций прибора с диапазонами частот – 15 МГц, 30 МГц, 40 МГц, 50 МГц и 60 МГц. В обзоре младшая модель – 15 МГц.
За подробностями приглашаю под кат (много фото).
Начну, пожалуй, не с красивых картинок, а с фотографии, которая дает представление о настольном или полочном рабочем позиционировании генератора с указанием габаритных размеров и таблицы с характеристиками всей линейки генераторов серии JDS6600. Таблица взята из мануала.




Мануал на русском языке можно изучить и .
Габаритные размеры в мануале немно другие, но один-два миллиметра роли не играют.
Приехал прибор в неказистой коробке, которую почта/таможня слегка повредила, но к содержимому отнеслись с почтением – все цело и ничего не потеряли.


Комплект состоит из генератора, блока питания 5 Вольт 2 Ампера с заграничной вилкой, весьма приличного сетевого переходника, диска с ПО, кабеля для подключения к ПК и двух шнуров BNS-крокодилы. Генератор был замотан в пупырку, а все остальные составляющие упакованы в индивидуальные пакеты.

Подключение по USB в качестве источника питания тут не предполагается и потому БП с обычным штекером 2,1*5,5*10 мм. Но позже мы попробуем запитать генератор от другого БП, чтобы выяснить ток потребления на случай питания от Powerank.


Кабель USB тип A - USB тип B для подключения генератора к ПК длиной 1,55 метра.

Шнуры BNS-крокодилы длиной 1,1 метра, с гибкими проводами, припаянными к крокодилам.

Ну, и собственно, виновник обзора в разных ракурсах.
На передней панели расположились кнопка вкл/выкл, экран, ряд серых кнопок справа от него для управления параметрами сигнала, выбора режимов измерений и модуляции, кнопка WAVE выбора вида генерируемого сигнала, MOD активации режима модуляции, SYS системных установок, MEAS выбора режима измерений, стрелки выбора разряда значения частоты и т.д., кнопка ОК для подтверждения кучи всего и включения/отключения двух каналов, СН1/2 кнопки включения/выключения каждого канала, энкодер, измерительный вход и выходы двух каналов.
На тыльной стороне TTL коннектор, разъемы USB и питания, наклейка с наименованием модели и модификации 15М (15МГц), вентиляционные отверстия.


На боковых гранях кроме вентиляционных щелей ничего интересного. Верхняя крышка глухая.

Снизу четыре пластиковые черные ножки, к сожалению скользящие по столу, и откидывающаяся подставка для удобства.


Ножки потом, пожалуй, заменю нескользящими.
Вес генератора 542 грамма и большую часть видимо весит сам корпус.
Заглянем внутрь. Для этого откручиваем четыре длинных самореза снизу, отщелкиваем пластиковой картой переднюю панель, снимаем верхнюю часть корпуса и перед нами внутренний мир генератора.

Как и предполагал, места внутри предостаточно. Блок питания легко бы мог поместиться внутри корпуса, но видимо на его внешний вариант есть свои причины.
Платы соединены шлейфом, разъемы которого плотно сидят в гнездах.
Плата генератора чистая, будто и не пачкали флюсом.

При первом приближении на плате видим, что компонентов довольно много. Из выдающихся – чип мозговой деятельности фирмы Lattice, релюшки Omron, небольшой радиатор, логотип, наименование производителя и модели с ревизией – JDS6600Rev.11. Номер ревизии дает основание полагать, что производитель основательно занимается моделью, постоянно ее совершенствуя.

Заранее извиняюсь, что в этот раз не приведу даташиты на все ключевые элементы, но все их покажу ближе.
За мозговую деятельность отвечает программируемый чип
.

Остальное уберу под спойлер.











Чуть подробнее остановлюсь на компонентах скрытых под радиатором. Это пара высокоскоростных усилителей .

Радиатором их накрыли без термопасты, может и не критично, но при сборке ее добавил.
Плата управления вмещает куда меньше элементов. Следы флюса только в местах ручной пайки кнопки вкл/выкл, энкодера, шлейфа дисплея и разъема.


Кнопки тут вполне себе механические и должны служить долго.


Переходим к сути устройства.
Включение генератора сопровождается сообщением на экране о выборе языка – китайского или английского, процессе загрузки, модели, номере партии. Загрузка длится буквально 1-2 секунды.

Сразу после загрузки на экране появляется информация о предустановленных сигналах подаваемых на оба выхода генератора. Об активности выходов генератора свидетельствует надпись ON на экране и свечение зеленых светодиодов над разъемами выходов. Выключить оба выхода сразу можно нажатием кнопки ОК или по отдельности каждый канал кнопками СН1/2.
Информация о параметрах сигналов на каналах идентична для первого (верхнего) и второго (нижнего) каналов за исключением изображения формы сигнала.

В целом на освоение генератора уходит не так уж много времени, назначение и смысл кнопок интуитивно понятно. Описать словами так, чтобы было понятно читателям сложнее, чем пользоваться в реальности. Посему воспользуемся картинками из манула.
Еще раз о назначении органов управления, отображения информации.

Суть отображаемой информации и кнопок справа от экрана.

Назначение функциональных кнопок

После включения на двух выходах по умолчанию присутствует синусоидальный сигнал частотой 10 кГц, размахом 5 Вольт, заполнением 50%, смещением 0 Вольт и фазовым сдвигом между каналами 0 градусов. Серыми кнопками справа эти параметры меняются и рассказывать тут особо нечего. Выбрали нужный параметр, далее кнопками со стрелками выбрали разряд изменяемого параметра и энкодером меняем значение.
Наибольший интерес вызывают кнопки WAVE выбора вида генерируемого сигнала, MOD активации режима модуляции, SYS системных установок, MEAS выбора режима измерений.
При нажатии на кнопку WAVE на экране появляется следующее изображение и становится доступен выбор формы сигнала.

К серым кнопкам привязаны 4 основных сигнала (синусоида, меандр, импульс, треугольник) и произвольная форма, прописанная в первой ячейке памяти, зарезервированной для этого.
Гораздо большее количество сигналов можно выбрать, вращая ручку энкодера. Этот способ дает возможность выбрать:
17 предустановленных сигналов – Sine, Sguare, Pulse, Triangle, PartialSine, CMOS, DC, Half-Wave, Full-Wave, Pos-Ladder, Neg-Ladder, Noise, Exp-Rise, Exp-Decay, Multi-Tone, Sinc, Lorenz
и 15 произвольных сигналов Arbitrary. С завода эти 15 ячеек пустые, в них ничего не записано – на выходе 0 Вольт, 0 Герц. Их заполнение рассмотрим после установки ПО.
В мануале идет речь о амплитуде сигнала и ее регулировке от 0 до 20 Вольт. На самом деле о регулировке амплитуды можно говорить только для отдельных сигналов, в основном речь идет о размахе.

Синусоида размахом 5В (на генераторе ampl 5V, осциллограф показывает значение размаха, хоть и пишет про амплитуду).

Меандр 5В (на генераторе ampl 5V, осциллограф показывает значение размаха, но пишет про амплитуду).

Разницы между Sguare и Pulse на осциллограмме не заметил. Как был меандр, так и остается при переключении, поэтому скрин не выкладываю.
Исправлено благодаря qu1ck
До тех пор не видно разницы пока не начнешь менять коэффициент заполнения DUTY. DUTY меняется только в Pulse, в режиме меандр Sguare коэффициент заполнения меняется только на экране генератора - на осциллограмме это никак не отражается.

Треугольный сигнал (на генераторе ampl 5V, осциллограф показывает значение размаха, но пишет про амплитуду).

Следующий сигнал Partial Sine – частичный синус, но разницы с Sineна осциллограмме так же не заметил и скрин не выкладываю.
Исправлено благодаря qu1ck
Здесь ситуация, как и с сигналом Pulse, изменяем коэффициент заполнения и получаем изменения синусоиды. DUTY меняется только в Partial Sine, в режиме Sine коэффициент заполнения меняется только на экране генератора - на осциллограмме это никак не отражается.

Следующий сигнал CMOS.Здесь размах/амплитуда регулируется от 0,5 до 10 Вольт, несмотря на то что ручкой энкодера на экране выставляется до 20 Вольт.

Следующим идет сигнал DC, но на осциллограмме тишина.

Далее сигнал Half-Wave вот тут как раз мы видим амплитуду. Для сравнения на втором канале установил синусоиду. Хоть на генераторе указана амплитуда 5 вольт и осциллограф пишет ampl, но мы видим, что как раз измеряется размах синусоиды и амплитуда Half-Wave.

На Full-Wave так же видим измерение амплитуды и, при установленной частоте на генераторе 10 кГц, 20 кГц по осциллограмме.

Сигналы Pos-Ladder и Neg-Ladder задал на первом и втором каналах, соответственно. Снова видим размах.

Шумы на обоих каналах шумят независимо друг от друга с разными параметрами.

Снова для наглядности и экономии времени читателей сигналы Exp-Rise и Exp-Decay на разных каналах.

По той же схеме Multi-Tone и Sinc.

Сигналы Lorenz.

Что можно сказать исходя из вышеприведенных скринов предустановленных сигналов?
1. Есть треугольник, но нет пилы;
2. Измеряемая амплитуда/размах на разных сигналах даже на двух каналах одновременно отличается от установленных на генераторе 5 Вольт.
3. Не заметил разницы между Sguare и Pulse, Partial Sine и Sine

Следующая полезная функция прибора – функция измерения/счетчика. Прибор позволяет измерять сигнал частотой до 100 МГц. Активируется функция кнопкой Meas. Переключение между измерениями и счетчиком можно сделать тремя способами – кнопкой Funk, кнопками со стрелками и энкодером.

Кнопкой Coup выбираем открытый или закрытый вход, кнопкой Mode – частоту или периоды подсчета.
Обозреваемый JDS6600 позволяет измерять то, что он же и генерирует. Задаем параметры сигнала на выходе генератора и подключаем к измерительному входу.

Следующая функция модуляции. Активируется кнопкой MOD. Здесь доступны три режима: генератор качающейся частоты - Sweep Frequency, генератор импульсов – Pulse Generator и генератор пачки импульсов – Burst. Режимы выбираются кнопкой Func.
Свипирование возможно на двух каналах, но не одновременно - либо первый, либо второй.

Стрелками или энкодером выбираем канал, устанавливаем начальную и конечную частоту сигнала (форму сигнала выбираем заранее в режиме Wave), линейную или логарифмическую зависимость и включаем ON.
Логарифмическая.

Линейная

Режим Pulse Generator (только первый канал).


Режим генерации пачек импульсов Burst (первый канал).

Здесь можно задать количество импульсов в пачке от 1 до 1 048 575 и выбрать режимы
Две пачки импульсов

Сто пачек импульсов

471 пачка.

Обратите внимание на изменение Vmin, Vmax с ростом количества пачек. При малом их количестве импульсы имеют отрицательную полярность, дальше картина иная. Кто может объяснить, прошу прояснить в комментариях.
Исправлено благодаря qu1ck , который указал на ошибку в выборе режима AC coupling на осциллографе. При изменении на DC все встало на свои места, за что прошу отметиться в карме qu1ck.

В режиме Burst четыре вида синхронизации (Как я понял. Если ошибаюсь поправьте) – от второго канала генератора – CH2 Trig, внешняя синхронизация – Ext.Trig (AC) и Ext.Trig (DC) и Manual Trig – ручная.
Следующая функциональная кнопка – это кнопка SYS, открывающая доступ к установкам генератора. Возможно следовало описать эту часть в начале, но двигался по наибольшей востребованности функций.

Кроме включения/отключения звуковых сигналов при нажатии кнопок, регулировки яркости экрана, выбора языка (китайский, английский) и сброса до заводских настроек, здесь можно поменять количество отображаемых/вызываемых ячеек произвольных сигналов (с завода 15, можно установить все 60), загрузить/записать 100 ячеек памяти и синхронизировать каналы по форме сигнала, частоте, амплитуде (размаху), заполнению, смещению.

Суть 60 ячеек и 100 ячеек станет понятна чуть позже, после подключения к ПК.
Для подключения генератора к компьютеру необходимо с диска из комплекта установить ПО.
Распаковав архив, сначала нужно установить драйвер CH340Q из папки h340 drive (архив Ch340.rar), далее установить программый драйвер VISA из папки VISA (установщик setup.exe), а уже потом установщик управляющей программы из папки English\JDS6600 application\Setup.exe
При подключенном к компьютеру генераторе и запуске программы необходимо выбрать виртуальный СОМ, куда подключен прибор и кликнуть кнопку Connect. Если порт выбран правильно, то увидим такую картинку.

Оболочка интерфейса представлена четырьмя вкладками – первая Configuration для соединения c ПК.
Вторая вкладка – Control Panel – панель управления генератором. Здесь все тоже самое, что и при управлении с лицевой панели прибора, но гораздо удобнее.

Все опции собраны на одном экране и привычные манипуляции мышью очень облегчают манипуляции с генератором. Кроме того, на этой вкладке одновременно с операциями над сигналами доступна синхронизация каналом, что с лицевой панели генератора нужно было делать через системные настройки генератора.
Далее вкладка Extend Function – аналог действиям кнопок MEAS и MOD на лицевой панели прибора, только на одном экране. Но есть и разница – не нашлось места в виртуальной среде для функции Pulse Generator в режиме Modulation Mode (MOD). С лицевой панели в режиме MOD доступны три функции – качения частоты, генератор импульсов и генератор пачек импульсов. С компьютера доступны только Sweep Frequency и Burst.

И последняя вкладка Arbitrary позволяет создавать свои формы сигналов и записывать их в изначально пустые ячейки памяти генератора (60 штук).

Можно начать с чистого листа, как на скрине выше, а можно взять за основу предустановленный сигнал (17 штук) и изголяться над ним, а потом записать в одну из 60 ячеек произвольных сигналов.

Для наглядности записал в ячейку памяти Arbitrary 01 такой сигнал.

И на осциллограмме видим следующее:

Здесь можно поменять амплитуду, смещение, фазу, но почему-то нельзя изменить коэффициент заполнения.
Вот теперь хочу вернуться к 60 и 100 ячейкам. Методом научного тыка и сравнений результатов вычислил, что кнопкой SYS на панели генератора можно открыть и сделать доступными до 60 ячеек произвольных сигналов (с завода 15), которые можно создать с помощью ПО и записать их в эти 60 ячеек.
Таким образом, становится доступны с панели генератора и вкладки Control Panel 17 стандартных и 60 произвольных сигналов.
Но, если и этот набор не достаточен, если какие-то сигналы Вами востребованы, а каких-то нет вообще (как, например, отсутствие прямой и обратной пил) и их нельзя создать с помощью ПО (например, из-за невозможности манипуляций с коэффициентом заполнения из программной оболочки), то новый сигнал можно создать с панели генератора, изменив любой параметр. Далее нужно в меню SYS выбрать номер ячейки от 00 до 99 (те самые 100) и кнопкой SAVE записать сигнал в эту ячейку. Теперь, когда он Вам понадобится, заходим в SYS, выбираем номер ячейки с этим сигналом и кнопкой LOAD загружаем его из памяти.
Т.е. по факту можно использовать 177 сигналов!!! 17 предустановленных + 60 произвольных + 100 загружаемых из памяти, когда это требуется.

В завершающей части обзора посмотрим, до каких частот генератор сохраняет приличные формы сигнала.
Синусоида 100 кГц 5В и 1 МГц 5В.

Синусоида 6 МГц 5В и 10 МГц 5В

Как видим, имеет место снижение размаха сигнала и оно не зависит от величины нагрузки. Без нагрузки вовсе, 1 кОм, 10 кОм, 47 кОм – снижение размаха есть всегда, но всегда в районе 0,5 Вольта.
В районе 13 МГц размах снижается на 0,7 вольт, но далее, при установленных 5 Вольтах размаха, падение не увеличивается.

Синусоида 15 МГц 10 Вольт – тут снижение размаха уже больше. Но это уже 15 МГц.

Дальше была выявлена особенность генератора JDS6600-15M – заявленная амплитуда в 20 Вольт, касается только сигналов (любой формы) частотой до 10 МГц. Ожидаемо амплитуда/размах ниже установленных значений. Щуп 1/10.

В диапазоне 10-15 МГц максимально возможная амплитуда/размах составляет 10 Вольт. Энкодером или в программе устанавливаем 20 Вольт (на экране генератора видим установленные 20 Вольт), потом частоту выше 10 МГц и показания амплитуды на экране прибора переключаются на 10 Вольт. Соответственно на выходе 10 Вольт. Такая особенность.

С формой синусоиды будто бы все в порядке, посмотрим меандр.
10 кГц 5В и 100 кГц 5В.

1МГц 5В и 6 Мгц 5 В.

6МГц 10В и 6 МГц 20В.
Здесь уже видно, что на высоких частотах меандр стремится к синусоиде, что присуще многим генераторам.

Треугольник 100 кГц 5В и 1 МГц 5В.

С повышением частоты и амплитуды форма сигнала начинает изменяться.
5 МГц 5В и 5 МГц 12В.

Формы сигналов на больших частотах далеки от идеальных, но к этому был готов. Опытным людям цена прибора многое скажет, для не искушенных пользователей материал изложил – надеюсь, он будет полезен. В описании генератора присутствует маркетинг и я, наверняка изложил, не все, что можно выжать из прибора, но основное показал. Возможно, старшие модели в линейке 6600 грешат меньше, но и стоят они дороже. Предоставленный экземпляр можно охарактеризовать как, генератор начального, бюджетного уровня для своего круга задач – ознакомление, обучение, радиолюбительство, быть может, какое-то не особо сложное и требовательное производство.
Из минусов отмечу снижение амплитуды/размаха сигнала с ростом частоты, отсутствие пил (но можно самому сгенерировать, изменив коэффициент заполнения и записав в ячейку).
Разработчику хотелось бы пожелать не увлекаться маркетингом, допилить чуть ПО.
Из плюсов все таки широкий фукнционал, возможность редактировать сигналы, записывать их в ячейки памяти, интуитивно понятное управление, два независимых канала.
В завершении замена штатного блока питания и измерение тока потребления.

Ток потребления не превышает одного Ампера и можно питать генератор от Power bank, обзаведясь соответствующим шнуром.
Если чего то не показал, то формулируйте подробный вопрос - генератор на столе, проведу опыт.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +14 Добавить в избранное Обзор понравился +42 +55

В последнее время получили широкое распространение методы цифрового синтеза частоты(DDS), причем методы реализации очень многообразны. Способ и метод реализации зависит от требований к генератору.

    У меня к генератору были основные требования:
  • 1. Частота в диапазоне от 0.01Гц – 50000Гц с шагом 0.01Гц
  • 2. Максимальная, по возможности, линейность на протяжении всего диапазона.
  • 3. Работа на низкоомную нагрузку(для проверки динамиков и УЗ магнитострикционных излучателей)
  • 4. Удобство и быстрота перестройки «на горячую».
  • 5. Сканирование заданного диапазона с заданным шагом (удобно для определения частоты резонанса чего угодно)
  • 6. Большое количество форм сигналов, и постоянное напряжение для калибровки.
  • 7. Информативность отображения.
Поскольку я часто сталкивался с написанием программ на контроллеры AVR и Microchip – я выбирал между ними… Но дешевле и функциональнее оказался AVR. По быстродействию и нужному количеству выводов подошел ATMega16. Теперь о расчетах…
F max = 16000000Hz(Частота атмеги)
15 циклов берем на изменение аккумулятора фазы, выборку из LUT и вывод.
Итого Fclk=16000000Hz/15=1066666,6667Hz
Для необходимой точности выбрал 32-битный аккумулятор фазы.
Теперь вычислим минимальный шаг:
Step(Hz)= 1066666,6667Hz/(2^32)= 0,0002483526865641276041667(Hz)
Код самого генератора:
while (1){ #asm ADD R1,R6 ADC R2,R7 ADC R3,R8 ADC R4,R9 #endasm PORTC=LUT_of_Signal;
При 50000Гц сигнал за период будет образовываться ~21 сменой напряжений на выходе ЦАПа.
В качестве ЦАП я выбрал обычную R-2R матрицу – она не требует стробов и 8 бит вполне удовлетворяют условиям. Т.е. (|12|+|-12|) / 2^8 = 0,09375~ 0,1V

Для удобства и быстроты настройки частоты я использовал валкодер, по схеме предложенной радиолюбителем VK6BRO, из шагового двигателя.

Чтобы предотвратить ложные срабатывания от валкодера – контроллер несколько раз проверяет направления при шагах и только тогда фиксирует изменения.
Остальные параметры задаются 4-мя кнопками.

    Генератор имеет возможность воспроизводить следующие формы сигналов:
  • 1. Синусоида
  • 2. Меандр
  • 3. H-wave
  • 4. Лестница симметричная
  • 5. Трапеция
  • 6. Пила
  • 7. Прямоугольник симметричный
  • 8. Лестница асимметричная
  • 9. Прямоугольник асимметричный
  • 10. Постоянный "+"
  • 11. Постоянный "-"
Видео с работой
Так же добавил функцию сканирования заданного диапазона частот с регулируемым шагом.
Шаг устанавливается 0,01Гц-0.1Гц-1Гц-10Гц-100Гц и обратно. Для удобства отображения и простоты написания программы использовал LCD от Nokia 3310(84x48). В качестве самого валкодера использовал биполярный шаговый двигатель от старого винчестера. Все устройство и программу просимулировал в Proteus.
Аналоговая часть генератора


Поскольку ЦАП выдает сигнал однополярный а задумка была зделать именно двухполярный генератор то необходимо использовать смещение на усилителе. В качестве источника опорного напряжения я выбрал TL431. Сам усилитель я реализовал на 2-х каскадах. Для усиления нагрузочной способности я применил повторитель напряжения на микросхеме TDA2030A.

Сигнал на выходе устройства U3 повторяет по форме и амплитуде входной, но имеет большую мощность, т.е. схема может работать на низкоомную нагрузку. Повторитель использован для увеличения выходной мощности низкочастотного генератора (чтобы можно было непосредственно испытывать головки громкоговорителей или акустические системы). Полоса рабочих частот повторителя линейна от постоянного тока до 0,5...1 МГц, что более чем достаточно для генератора НЧ.

Источник питания - любой(импульсный или линейный), желательно стабилизированный с питаниями +5,+12/-12V.

О сборке
При сборке проблем особых не возникло, настройка заключается в подстройке аналоговой части симметричности и амплитуды выходного сигнала. Смещение настраивается резистором R1 и R6.Амплитуда первого каскада R5, второго R8.

Собираем простой функциональный генератор для лаборатории начинающего радиолюбителя

Доброго дня уважаемые радиолюбители! Приветствую вас на сайте “ “

Собираем генератор сигналов – функциональный генератор. Часть 3.

Доброго дня уважаемые радиолюбители! На сегодняшнем занятии в Школе начинающего радиолюбителя мы закончим собирать функциональный генератор . Сегодня мы соберем печатную плату, припаяем все навесные детали, проверим работоспособность генератора и проведем его настройку с помощью специальной программы.

И так, представляю вам окончательный вариант моей печатной платы выполненной в программе, которую мы рассматривали на втором занятии – Sprint Layout :

Если вы не смогли сделать свой вариант платы (что-то не получилось, или было просто лень, к сожалению), то можете воспользоваться моим “шедевром”. Плата получилась размером 9х5,5 см и содержит две перемычки (две линии синего цвета). Здесь вы можете скачать этот вариант платы в формате Sprint Laiout^

(63.6 KiB, 3,488 hits)

После применения лазерно-утюжной технологии и травления, получилась такая заготовка:

Дорожки на этой плате выполнены шириной 0,8 мм, почти все контактные площадки диаметром 1,5 мм и почти все отверстия – сверлом 0,7 мм. Я думаю, что вам будет не очень сложно разобраться в этой плате, и так-же, в зависимости от используемых деталей (особенно подстроечные сопротивления), внести свои изменения. Сразу хочу сказать, что эта плата проверенна и при правильной пайке деталей схема начинает работать сразу.

Немного о функциональности и красоте платы. Беря в руки плату, изготовленную в заводских условиях, вы наверняка замечали как она удобно подготовлена для пайки деталей – и сверху и снизу нанесена белым цветом так называемая “шелкография”, на которой сразу видны и наименование деталей и их посадочные места, что очень облегчает жизнь при пайке радиоэлементов. Видя посадочное место радиоэлемента, никогда не ошибешься в какие отверстия его вставлять, остается только глянуть на схему, выбрать нужную деталь, вставить ее и припаять. Поэтому мы сегодня сделаем плату приближенную к заводской, т.е. нанесем шелкографию на слой со стороны деталей. Единственное, эта “шелкография” будет черного цвета. Процесс очень прост. Если, к примеру, мы пользуемся программой Sprint Layout, то выбираем при печати слой К1 (слой со стороны деталей), распечатываем его как и для самой платы (но только в зеркальном отображении), накладываем отпечаток на сторону платы, где нет фольги (со стороны деталей), центрируем его (а на просвет протравленной платы рисунок виден прилично) и применяя способ ЛУТ переносим тонер на текстолит. Процесс – как и при переносе тонера на медь, и любуемся результатом:

После высверливания отверстий, вы реально будете видеть схему расположения деталей на плате. А самое главное, что это не только для красоты платы (хотя, как я уже говорил, красивая плата – это залог хорошей и долгой работы собранной вами схемы), а главное – для облегчения дальнейшей пайки схемы. Затраченные десять минут на нанесение “шелкографии” заметно окупаются по времени при сборке схемы. Некоторые радиолюбители, после подготовки платы к пайке и нанесения такой “шелкографии”, покрывают слой со стороны деталей лаком, тем самым защищая “шелкографию” от стирания. Хочу отметить, что тонер на текстолите держится очень хорошо, а после пайки деталей вам придется растворителем удалять остатки канифоли с платы. Попадание растворителя на “шелкографию”, покрытую лаком, приводит к появлению белого налета, при удалении которого сходит и сама “шелкография” (это хорошо видно на фотографии, именно так я и делал), поэтому, я считаю, что использовать лак не обязательно. Кстати, все надписи, контура деталей выполнены при толщине линий 0,2 мм, и как видите, все это прекрасно переноситься на текстолит.

А вот так выглядит моя плата (без перемычек и навесных деталей):

Эта плата выглядела бы намного лучше, если бы я не покрывал ее лаком. Но а вы можете как всегда поэкспериментировать, и естественно, сделать лучше. Кроме того, у меня на плате установлены два конденсатора С4, нужного номинала (0,22 мкФ) у меня не оказалось и я заменил его двумя конденсаторами номиналом 0,1 мкФ соединив их параллельно.

Продолжаем. После того, как мы припаяли все детали на плату, припаиваем две перемычки, припаиваем с помощью отрезков монтажных проводов резисторы R7 и R10, переключатель S2. Переключатель S1 пока не припаиваем а делаем перемычку из провода, соединяя выводы 10 микросхемы ICL8038 и конденсатора С3 (т.е. подключаем диапазон 0,7 – 7 кГц), подаем питание с нашего (я надеюсь собранного) лабораторного блока питания на входы микросхемных стабилизаторов около 15 вольт постоянного напряжения

Теперь мы готовы к проверке и настройке нашего генератора. Как проверить работоспособность генератора. Очень просто. Подпаиваем к к выходам Х1 (1:1) и “общий” любой обыкновенный или пьезокерамический динамик (к примеру от китайских часов в будильнике). При подключении питания мы услышим звуковой сигнал. При изменении сопротивления R10 мы услышим как изменяется тональность сигнала на выходе, а при изменении сопротивления R7 – как изменяется громкость сигнала. Если у вас этого нет, то единственная причина в неправильной пайке радиоэлементов. Обязательно пройдитесь еще раз по схеме, устраните недостатки и все будет о,кей!

Будем считать, что этот этап изготовления генератора мы прошли. Если что-то не получается, или получается, но не так, обязательно задавайте свои вопросы в комментариях или на форуме. Вместе мы решим любую проблему.

Продолжаем. Вот так выглядит плата, подготовленная к настройке:

Что мы видим на этой картинке. Питание – черный “крокодил” на общий провод, красный “крокодил” на положительный вход стабилизатора, желтый “крокодил” – на отрицательный вход стабилизатора отрицательного напряжения. Припаянные переменные сопротивления R7 и R10, а также переключатель S2. С нашего лабораторного блока питания (вот где пригодился двухполярный источник питания) мы подаем на схему напряжение около 15-16 вольт, для того, чтобы нормально работали микросхемные стабилизаторы на 12 вольт.

Подключив питание на входы стабилизаторов (15-16 вольт) с помощью тестера проверяем напряжение на выходах стабилизаторов (±12 вольт). В зависимости от используемых стабилизаторов напряжения будет отличаться от ± 12 вольт, но близки к нему. Если у вас напряжения на выходах стабилизаторов несуразные (не соответствуют тому, что надо), то причина одна – плохой контакт с “массой”. Самое интересное, что даже отсутствие надежного контакта с “землей” не мешает работе генератора на динамик.

Ну а теперь нам осталось настроить наш генератор. Настройку мы будем проводить с помощью специальной программы – виртуальный осциллограф . В сети можно найти много программ имитирующих работу осциллографа на экране компьютера. Специально для этого занятия я проверил множество таких программ и остановил свой выбор на одной, которая, как мне кажется, наиболее лучше симулирует осциллограф – Virtins Multi-Instrument . Данная программа имеет в своем составе несколько подпрограмм – это и осциллограф, частотомер, анализатор спектра, генератор, и кроме того имеется русский интерфейс:

Здесь вы можете скачать данную программу:

(41.7 MiB, 5,238 hits)

Программа проста в использовании, а для настройки нашего генератора потребуется лищь минимальное знание ее функций:

Для того чтобы настроить наш генератор нам необходимо подключиться к компьютеру через звуковую карту. Подсоединиться можно через линейный вход (есть не у всех компьютеров) или к разъему “микрофон” (есть на всех компьютерах). Для этого нам необходимо взять какие-либо старые, ненужные наушники от телефона или другого устройства, со штекером диаметром 3,5 мм, и разобрать их. После разборки припаиваем к штекеру два провода – как показано на фотографии:

После этого белый провод подпаиваем к “земле” а красный к контакту Х2 (1:10). Регулятор уровня сигнала R7 ставим в минимальное положение (обязательно, что-бы не спалить звуковую карту) и подключаем штекер к компьютеру. Запускаем программу, при этом в рабочем окне мы увидим две запущенные программы – осциллограф и анализатор спектра. Анализатор спектра отключаем, выбираем на верхней панели “мультиметр” и запускаем его. Появится окошко, которое будет показывать частоту нашего сигнала. С помощью резистора R10 устанавливаем частоту около 1 кГц, переключатель S2 ставим в положение “1” (синусоидальный сигнал). А затем, с помощью подстроечных резисторов R2, R4 и R5 настраиваем наш генератор. Сначала форму синусоидального сигнала резисторами R5 и R4, добиваясь на экране формы сигнала в виде синусоиды, а затем, переключив S2 в положение “3” (прямоугольный сигнал), резистором R2 добиваемся симметрии сигнала. Как это реально выглядит, вы можете посмотреть на коротком видео:

После проведенных действий и настройки генератора, припаиваем к нему переключатель S1 (предварительно удалив перемычку) и собираем всю конструкцию в готовом или самодельном (смотри занятие по сборке блока питания) корпусе.

Будем считать, что мы успешно со всем справились, и в нашем радиолюбительском хозяйстве появился новый прибор – функциональный генератор . Оснащать его частотомером мы пока не будем (нет подходящей схемы) а будем его использовать в таком виде, учитывая, что нужную нам частоту мы можем выставить с помощью программы Virtins Multi-Instrument . Частотомер для генератора мы будем собирать на микроконтроллере, в разделе “Микроконтроллеры”.

Следующим нашим этапом в познании и практическом претворении в жизнь радиолюбительских устройств будет сборка светомузыкальной установки на светодиодах.

При повторении данной конструкции был случай, когда не удалось добиться правильной формы прямоугольных импульсов. Почему возникла такая проблема сказать трудно, возможно из-за такой работы микросхемы. Решить проблему очень легко. Для этого необходимо применить триггер Шмитта на микросхеме К561(КР1561)ТЛ1 по нижеприведенной схеме. Данная схема позволяет преобразовывать напряжение любой формы в прямоугольные импульсы с очень хорошей формы. Схема включается в разрыв проводника, идущего от вывода 9 микросхемы, вместо конденсатора С6.

Похожие статьи:
Категории
Популярное