Фильтр по тематике

Низкочастотный генератор на основе синтезатора частоты AD9833. Часть 1. Описание аппаратных средств и настройка генератора

В статье описан генератор низкой частоты на основе ИС синтезатора частоты AD9833, микроконтроллера C8051F330 и инструментального усилителя AD8295. Устройство точно воспроизводит установленную частоту и обладает высокой чистотой спектра выходного сигнала.

10.10.2013 441 0
Низкочастотный генератор на основе синтезатора частоты AD9833. Часть 1. Описание аппаратных средств и настройка генератора

Введение

Применение современных микросхем прямого цифрового синтеза (Direct Digital Synthesizers, DDS) для конструирования низкочастотных (НЧ) генераторов хорошо освоено. Однако ряд проблем, с которыми сталкивается разработчик, не позволяет получить высокую чистоту (в том числе спект­ральную) выходного сигнала с достаточно верным воспроизведением установленной частоты.

В связи с тем, что в подавляющем большинстве современных микросхем DDS используется однополярное питание +5 В, выходной сигнал DDS содержит постоянную составляющую, чуть большую его амплитудного значения (например, в микросхеме DDS AD9833 постоянная составляющая больше амплитуды (0,3 В) на 30 мВ). Если требуется синусоида без постоянной составляющей, то от последней часто избавляются, пропуская выходной сигнал ИС через конденсатор, при этом в области самых низких частот АЧХ генератора становится нелинейной. Другой способ удаления постоянной составляющей – применение операционного усилителя (ОУ) с компенсирующим постоянным смещением. Однако и этот способ имеет недостаток: при изменении коэффициента усиления изменяется и смещение, которое приходится подстраивать.

Для тактирования DDS в основном используют кварцевые генераторы с рекомендуемой производителем ИС частотой 25 МГц. Однако такой генератор относительно дорог, выпускается, как правило, в крупногабаритном корпусе и не позволяет точно установить требуемую частоту выходного сигнала.

Перечисленные выше проблемы можно решить, если:

  • тактировать ИС DDS системным тактовым сигналом микроконтроллера, который для собственного тактирования использует встроенный генератор на основе внешнего кварцевого резонатора;
  • для удаления постоянной составляющей использовать инструментальный усилитель (ИУ).

В предлагаемой статье описаны аппаратные и программные средства НЧ-генератора, сконструированного с применением микросхемы DDS AD9833, микроконтроллера C8051F330 и ИУ AD8295. В аппаратных средствах приводятся принципиальные схемы и разводка печатной платы генератора и платы подключённого к нему графического OLED-дисплея MI6448. В программных средствах приведена тестовая программа для микроконтроллера, который, в свою очередь, программирует синтезатор для вывода требуемой частоты сигнала.

Испытания генератора иллюстрируются осциллограммами и спектрами, снятыми аналоговым и цифровым осциллографами, а также спектрами, рассчитанными программой спектрального анализа сигнала генератора, подключённого к линейному входу звуковой карты компьютера.

Электрические параметры генератора:

  • амплитуда выходного синусоидального сигнала: нерегулируемая – 0,3 В, регулируемая – от 0,44 до 10 В;
  • диапазон частот (в целых числах) от 5 Гц до 100 кГц;
  • минимальная дискретность установки точного значения частоты: в целых числах – 5 Гц, дробная – от 5/2 Гц до 5/64 Гц;
  • максимальный выходной ток 5 мA на нагрузке 2 кОм;
  • соотношение сигнал/шум не менее 70 дБ.

Для питания генератора требуется двухполярный стабилизированный источник питания с выходным напряжением ±15 В и током нагрузки не менее 50 мА.

Аппаратные средства

Аппаратные средства генератора можно разделить на цифровую и аналоговую части. Аналоговая часть генератора обрабатывает (т.е. усиливает, освобождает от постоянной составляющей и т.п.) выходной сигнал DDS. Всё остальное можно причислить к цифровым аппаратным средствам.

Цифровая часть генератора

Основой цифровой части генератора является микроконтроллер C8051F330. Выбор именно этого микроконтроллера (МК) был сделан благодаря следующим его свойствам, которые использованы в конструкции устройства:

  • максимальная тактовая частота МК составляет 25 МГц, что идеально согласуется с максимальной тактовой частотой ИС синтезатора;
  • микроконтроллер может тактироваться как от встроенного тактового генератора на основе внешнего кварцевого резонатора, так и от внутреннего тактового генератора, что бывает необходимо при программировании МК, если, например, кварцевый резонатор ещё не подключён или генератор на его основе не работает;
  • у микроконтроллера имеется вывод, на котором присутствует сигнал системной тактовой частоты TTL-уровня SYSCLK (или SYSCLK/2 – это определяется программой); эта возможность использовалась для не­посредственного тактирования ИС DDS;
  • микроконтроллер имеет встроенный аппаратный интерфейс SPI, по которому сопрягаются и дисплей, и синтезатор частоты;
  • выходной сигнал стандартного вывода МК может быть настроен как двухтактный выход, что обеспечивает высокую надёжность управления внешними устройствами;
  • в микроконтроллере имеется т.н. матрица соединений, которая может перераспределять сигналы микроконтроллера на внешние выводы, что упрощает разводку платы устройства;
  • для программирования МК используется интерфейс C2, с помощью которого МК подключается к USB-DEBUG-адаптеру, сопрягаемому с компьютером по интерфейсу USB; для подключения МК по интерфейсу C2 используется всего два сигнала (и «земля»);
  • микроконтроллер выпускается в двух разных корпусах DIP20 и QFN20; первый корпус удобно использовать для макетирования устройства, второй, размером 4 × 4 мм, занимает очень мало места на плате;
  • микроконтроллер имеет архитектуру, совместимую с I8051, в то же время он однотактный, т.е. цикл выполнения большинства команд занимает один такт. При тактовой частоте, например в 20 МГц, скорость работы МК составляет 20 MIPS (миллионов операций в секунду);
  • количество выводов корпуса МК (20) вполне достаточно для реализации всех требуемых функций;
  • цена микроконтроллера в корпусе QFN20 около $1,5. Многие микроконтроллеры обладают некоторыми из перечисленных свойств, однако автору не известен микроконтроллер (кроме C8051F330), который бы одновременно обладал всеми этими свойствами.

Принципиальная электрическая схема генератора приведена на рисунке 1. Микросхема DDS AD9833 (DD4) сопрягается с микроконтроллером (DD1) по интерфейсу SPI. Для этого используются три сигнала этого интерфейса, подаваемые с микроконтроллера: MOSI (Master Output Slave Input), который предназначен для передачи информации в DDS (в AD9833 этот сигнал обозначен как SDATA), SCK, предназначенный для стробирования данных, посылаемых по линии MOSI (в AD9833 этот сигнал обозначен как SCLK) и сигнал NSS, предназначенный для выбора устройства (Chip Select – CS); в ИС синтезатора этот сигнал обозначен как Fsynk, а в микроконтроллере – как CSAD (добавление AD к CS означает выбор AD9833). Синтезатор частоты работает как ведомый (Slave), а микроконтроллер – как ведущий (Master). Скорость передачи данных по интерфейсу SPI может достигать нескольких Мбод.

Как было упомянуто выше, для тактирования ИС синтезатора используется сигнал системной тактовой частоты микроконтроллера SysClk (20 971 520 Гц). Этот сигнал выводится из порта P1.0 микроконтроллера через вывод 13 (так настроена матрица соединений), проходит через триггер Шмитта (один из элементов (верхний по схеме) микросхемы 74LVC2G14 (DD3)) и поступает на вход тактирования ИС синтезатора (MCLK). Применение дополнительного триггера Шмитта снижает общий шум выходного сигнала DDS примерно на 10 дБ. Для настройки номинальной частоты тактирования DDS сигнал, подключённый к входу MCLK DDS, подаётся также на двухконтактный разъём X5 (см. рис. 1), с которого он может быть подан на вход частотомера.


Кварцевый резонатор Z1 марки MJ с габаритными размерами 5,0 × 3,2 × 0,9 мм (www.mercury-crystal.com) предназначен для поверхностного монтажа. Номинальная частота резонатора 20,97152 МГц, номинальная ёмкость нагрузки 10 пФ. Выбор именно этого кварцевого резонатора и именно такой частоты не случаен.

Выходная частота DDS определяется по формуле: Fвых = (Fкв × FreqReg)/228, где Fвых – частота выходного сигнала DDS, FreqReg – значение, записанное в частотный регистр DDS, Fкв – частота тактирования DDS (рабочая частота кварцевого резонатора). Частота Fкв = 20 971 520 Гц может быть представлена как 5 × 222 Гц. Если эту частоту подставить в вышеприведенную формулу, то получим Fвых = (5 × 222 × FreqReg)/228 = (5 × FreqReg)/26 = (5 × FreqReg)/64. Если, например, значение FreqReg = 64, то выходная частота Fвых = 5 Гц; если FreqReg = 128, то Fвых = 10 Гц; если FreqReg = 1280, то Fвых = 100 Гц, если FreqReg = 1 280 000, то Fвых = 100 кГц
и т.д. Таким образом, при выборе частоты Fкв = 20 971 520 Гц точное целочисленное значение выходной частоты Fвых можно установить с дискретностью в 5 Гц, записав в FreqReg соответствующее число. Однако точное значение выходной частоты можно установить и с меньшей дискретностью, составляющей от 5/2 Гц (FreqReg = 32) до 5/64 Гц (FreqReg = 1).

Наиболее востребованной областью применения генератора, на взгляд автора, является проверка правильного функционирования, настройка и калибровка различных звуковых устройств, работающих в диапазоне частот от 16–20 Гц до 20 кГц. Начиная с 50 Гц и вплоть до 20 кГц точность установки частоты составляет 5 Гц. Что касается самых низких частот звукового диапазона (10–50 Гц), то здесь можно устанавливать частоту более точно, например 2,5 (5/2) Гц, 1,25 (5/4) Гц или даже 0,625 (5/8) Гц. Это означает, что точность и дискретность установки в звуковом диапазоне вполне достаточны для работы с любым звуковым устройством.

Существуют кварцевые резонаторы и на другие частоты, пропорциональные степени 2: например, 16 777 216 Гц = 224 Гц и 8 388 608 Гц = 223 Гц, с помощью которых можно установить выходную частоту DDS с дискретностью в 1 Гц, что более удобно. Однако кварцевые резонаторы с такими частотами в корпусе для поверхностного монтажа автору найти не удалось. Можно приобрести недорогой и не очень точный кварцевый резонатор на частоту 8 388 608 Гц в стандартном усечённом корпусе (HC-49S) и резонатор на частоту 16 777 216 Гц в более габаритном корпусе (HC-49U). При тактировании этими частотами значительно упрощается процедура установки частоты с помощью кнопок (и её программное обеспечение). Однако чем выше тактовая частота DDS, тем дальше она находится от рабочего диапазона выходной частоты Fвых и тем меньше в выходной сигнал DDS проникает помех.

С графическим дисплеем марки MI6448 микроконтроллер сопрягается с помощью сигналов интерфейса SPI (MOSI, SCK), а для выбора устройства (CS) использован порт P1.5 микроконтроллера, с которого снимается сигнал CSOL. Дисплей (как и синтезатор) работает в ведомом режиме (Slave), а микроконтроллер – в режиме ведущего (Master). Помимо сигналов интерфейса SPI на дисплей с микроконтроллера подаются ещё два сигнала с логическими уровнями (TTL) – RESOL, осуществляющий сброс (RESET) дисплея, и сигнал мультиплексирования данных и команд D/COL.

Сигналы VK8OL и VK3OL предназначены для включения/выключения питания дисплея и подаются, соответственно, на входы разрешения (En) стабилизаторов +8 В (DP1, см. рис. 1) и +3 В (DP2). При включении дисплея первым должно подаваться питание Vdd (+3 В), а затем, через некоторое время, – питание Vcc (+8 В). При выключении дисплея первым обесточивается шина Vcc (+8 В), а затем – Vdd (+3 В). Сами же напряжения питания +8OL и +3OL со стабилизаторов подаются непосредственно на дисплей. Все 7 сигналов: D/COL, RESOL, CSOL, MOSI, SCK, +8OL, +3OL и «земля» приходят на 8-контактный разъём X1 (см. рис. 1).


Дисплей расположен на отдельной плате (см. рис. 2), где предусмотрен интерфейсный разъём XOL. Через него на дисплей подаются напряжения питания, «земля» и управляющие сигналы. Разъём X1, установленный на плате генератора (см. рис. 1), соединяется с разъёмом XOL, расположенным на плате дисплея (см. рис. 2а), специальным интерфейсным кабелем, схема которого показана на рисунке 2б.

На плате генератора расположены ещё несколько стабилизаторов: +3 В (DP3), предназначенный для питания микроконтроллера, +5 В (DP4), используемый для питания DDS, и два стабилизатора –12 В (DP5) и +12 В (DP6) для питания аналоговой части генератора. В качестве внешнего источника питания (±15 В) применяется описанный в [3] двухполярный стабилизатор.

Для установки требуемой частоты генератора используются 3 кнопки типа DS-402, расположенные на корпусе устройства. Как известно, при нажатии и отпускании любая кнопка создаёт некоторое количество паразитных импульсов, которые являются следствием «дребезга» контактов. Для борьбы с этим явлением применяются известные [5] схемы, основанные на триггере Шмитта (в DD2 (74LVC2G14) и в DD3).

Для программирования микро­контроллера используется USB-DEBUG-адаптер, который сопрягается с микроконтроллером C8051F330 по интерфейсу C2, а с компьютером – по интерфейсу USB. Ответный трёхконтактный разъём X2 кабеля связи (см. рис. 3) подключается к разъёму Х2 на плате генератора, а ответный разъём X1 – к выходному разъёму USB-DEBUG-адаптера. В [4] описан простой способ изготовления такого кабеля.


Аналоговая часть генератора

Принципиальная схема генератора, показанная на рисунке 1, составлена с учётом удобства разводки, т.е. расположение выводов всех микросхем именно такое, как в их описании. Чтобы пояснить работу цифровой части и источников питания, вполне достаточно принципиальной схемы. Однако чтобы понять, как работает аналоговая часть, принципиальная схема не очень удобна, т.к. оба операционных усилителя (ОУ) и инструментальный усилитель (ИУ) находятся в микросхеме DA1 AD8295. Поэтому работу аналоговой части генератора легче пояснить по функциональной схеме, приведённой на рисунке 4.

Источник опорного напряжения (ИОН) MCP1525 (DA2, см. рис. 1), выдаёт эталонное напряжение Vоп = +2,5 В, которое подаётся на неинвертирующий вход ОУ2 (см. рис. 4), входящий в состав AD8295 и включённый как повторитель, поэтому все 4 вывода (7, 8, 9 и 10) DA1 соединены вместе и на них присутствует опорное напряжение +2,5 В. 


Это напряжение подаётся на подстроечный резистор смещения, условно показанный на рисунке 4 как Rсм (на принципиальной схеме рис. 1 он состоит из постоянных резисторов RA5, RA7 и подстроечного резистора RA6). На движке подстроечного резистора Rсм присутствует напряжение смещения Vсм » +0,3 В. Оно может регулироваться в диапазоне от +0,2 до +0,5 В, что вполне достаточно, чтобы скомпенсировать постоянное смещение +0,3 В выходного сигнала DDS (Vin, см. рис. 4) относительно нулевого уровня.

С движка резистора Rсм напряжение смещения Vсм подаётся на неинвертирующий вход ОУ1 (см. рис. 4), роль которого на принципиальной схеме рис. 1 играет ОУ, входящий в состав микросхемы AD8295 (выводы 12, 13 и 14) и включённый тоже как повторитель. Выходное напряжение Vсм с этого повторителя подаётся на инвертирующий вход ИУ, входящий в состав AD8295. На неинвертирующий вход этого ИУ подаётся сигнал от синтезатора частоты (Vin). Поскольку вход Ref ИУ заземлён, то при разомкнутом выключателе ВК (Ку = 1) выходное напряжение Vout ИУ равно входному Vin, сдвинутому на напряжение смещения Vсм = 0,3 В в отрицательную область, т.е. освобождено от постоянной составляющей. Формула, которая связывает входные напряжения Vсм и Vin и выходное напряжение Vout, имеет следующий вид: 

Vout = (VinVсм)(1+49,4 К/RG), (1)

где RG – номинальное значение ре­зистора, включённого между двумя выводами RG ИУ. Если выключатель ВК разомкнут, то RG = ¥ и Vout = VinVсм. Если выключатель ВК замкнут, то RG = RКу, и Vout = (VinVсм)(1 + 49,4 К/RКу). Здесь RКу – значение переменного резистора, определяющего коэффициент усиления ИУ. Из формулы (1) следует, что независимо от коэффициента усиления постоянная составляющая выходного сигнала Vout всегда будет равна нулю, или, другими словами, при вращении движка резистора RКу будет изменяться только амплитуда выходного сигнала переменного тока.


Классическая схема ИУ состоит из трех ОУ (см. рис. 5). Можно заметить, что первые два ОУ имеют одинаковые резисторы ОС (по 24,7 кОм), включены как неинвертирующие и образуют дифференциальный усилитель, коэффициент передачи которого зависит только от номинала резистора RКу. Поскольку оба этих ОУ подключены к третьему ОУ, включённому по дифференциальной схеме, то изменение RКу не влияет на смещение всего ИУ. Важно, что в отсутствие резистора RКу инструментальный усилитель обеспечивает коэффициент передачи Ку = 1. Усилитель также имеет вход REF, управляя которым можно регулировать смещение всего ИУ в довольно широких пределах.

В функциональной схеме, приведённой на рисунке 4, ОУ2 можно исключить (он входит в состав ИС AD8295), соединив выход ИОН непосредственно с Rсм (см. рис. 6).

Номинал Rсм составляет 4,7 кОм (3,9 + 0,33 + 0,47), поэтому выходной ток ИОН не превысит 2,5 В/4,7 кОм = 0,53 мA (максимальный ток ИОН 2 мА). В то же время функциональную схему, показанную на рисунке 6, можно использовать, если вместо AD8295 применить более распространённые ИУ типа INA128/129 или AD8220/21. В этом случае можно использовать ОУ с «нулевым смещением» типа OPA735. Поэтому, если ИС AD8295 найти не удастся, в качестве аналоговой части генератора можно использовать схему рис. 7. 


Если же из схем (рис. 4 и рис. 6) исключить RКу и выключатель ВК, схемы значительно упрощаются (см. рис. 8), и ИУ включается по классической схеме.


Подстроечный резистор смещения Rсм на принципиальных схемах обозначен как RA6. Тип резистора – СП5-16ВБ мощностью 0,25 или (что лучше) 0,5 Вт, номинал 470 Ом. Именно этот тип резистора как нельзя лучше подходит к выполняемой им функции, поскольку:

  • случайное касание шлица не приводит к повороту движка;
  • резистор крепится к корпусу прибора гайкой, а небольшой выступ на корпусе препятствует проворачиванию корпуса при регулировке.

Переменные резисторы, предназначенные для изменения коэффициента усиления ИУ, на принципиальных схемах обозначены как RA1 и RA2, включенные последовательно (плюс постоянный резистор RA3), а на функциональных схемах их замещает резистор RКу. Номинал резистора RA1 равен 100 кОм, и на его корпусе расположен двухконтактный выключатель (ВК1). Если взглянуть на формулу (1), можно заметить, что сопротивление установки коэффициента усиления RG находится в знаменателе. Это означает, что зависимость коэффициента усиления Ку от значения RКу является нелинейной (см. рис.9), и при больших значениях RКу существенное его изменение приведёт к незначительному изменению коэффициента усиления, а при малых – наоборот. Поэтому регулировка малых значений Ку может быть произведена с относительно высокой точностью, а больших Ку – становится проблематичной. Решить эту проблему можно двумя способами.



Как известно, переменные резисторы выпускаются промышленностью с различной зависимостью значения сопротивления R от угла поворота движка (см. рис.10). Если использовать переменный резистор с экспоненциальной зависимостью С, то в нашем случае можно повысить точность регулировки. Второй способ заключается в установке последовательно с резистором, регулирующим Ку, ещё одного переменного резистора, номинал которого на порядок меньше (10 кОм или 4,7 кОм). В этом случае малые значения Ку можно регулировать резистором 100 кОм, а для точной подстройки больших значений Ку использовать последовательный резистор значительно меньшего номинала.

Поскольку переменный резистор с выключателем и номиналом в 100 кОм с характеристикой C в продаже отсутствует, автор выбрал второй вариант. В качестве основного регулирующего элемента RA1 был выбран резистор с выключателем и с характеристикой B, а в качестве дополнительного RA2 – переменный резистор типа СП5-16ВБ номиналом 10 кОм мощностью 0,5 Вт. Корпуса переменных резисторов должны быть заземлены, чтобы не наводить помехи при регулировании.


На рисунке 11 приведена фотография макета одного из вариантов генератора. В случае использования микросхем с мелким шагом выводов для них пришлось изготовить небольшие платы – переходники. Большинство соединений на макетной плате сделано проводом МГТФ 0,03 с обратной стороны платы.

Разводка и изготовление плат генератора и дисплея

Разводка печатной платы генератора сделана в программе Sprint Layout 5.1. Вариант разводки приведён на ри­сунке 12. Плата получилась довольно миниатюрной – 35 × 40 мм.



Вариант разводки платы дисплея приведён на рисунке 13. Контакты дисплея припаяны к плате, а сама плата прикручена винтами к пластине из стеклотекстолита (см. рис. 14). К этой же пластине приклеен липкой губчатой лентой дисплей. Подобная конструкция достаточно жёсткая и в то же время предохраняет хрупкий стеклянный дисплей от повреждения.



Фотографии плат генератора (см. рис. 15) и дисплея (см. рис. 16) сделаны после их промывки изопропиловым спиртом, но перед тем, как они были покрыты со стороны проводников несколькими слоями бесцветного цапонлака. Технология изготовления фотошаблонов и плат подробно описана в [1] и [2].


Налаживание генератора

Налаживание генератора в основном сводится к настройке тактового генератора МК на номинальную частоту кварцевого резонатора, равную 20 971 520 Гц. Во избежание повреждения ИС AD8295 при настройке частоты тактового генератора эта ИС должна отсутствовать на плате. Дело в том, что выходной сигнал DDS микросхемы AD9833 в отсутствие тактирования может принять непредсказуемое значение, в том числе и напряжение питания +5 В. В этом случае на инвертирующий вход ИУ AD8295 будет подано напряжение около +0,3 В, а на неинвертирующий вход – напряжение питания +5 В. От такого дифференциального напряжения ИУ может выйти из строя. Если же генератор настроен и микросхема DDS тактируется микроконтроллером, то максимальное выходное напряжение DDS составит не более ±0,3 В. В этом случае ИУ будет работать в штатном режиме.

В описании микроконтроллера C8051F330 указано, что параллельно кварцевому резонатору должен быть подключён резистор номиналом в 10 МОм (резистор RZ на рис. 17). При таком номинале резистора тактовый генератор запускается не всегда, однако при номинале резистора 5 МОм генератор запускается устойчиво.


Для работы тактового генератора МК с использованием кварцевого резонатора применяется схема, показанная на рисунке 17а и рекомендуемая производителем микроконтроллера. В этой схеме используются кварцевый резонатор Z1 и два конденсатора C1 и C2, номиналы которых должны быть подобраны так, чтобы их общая ёмкость, вместе с ёмкостью монтажа, соответствовала нагрузочной ёмкости, приведённой в спецификации кварцевого резонатора. Для кварцевого резонатора частотой 20971520 Гц фирмы Mercury в спецификации указана нагрузочная ёмкость 10 пФ. С учётом общей ёмкости монтажа и входов XT1 и XT2, например 3 пФ, ёмкости конденсаторов С1 и С2 должны быть по 17 пФ. Однако, по опыту автора, ёмкости этих конденсаторов должны быть 12…15 пФ, в этом случае они обеспечивают работу резонатора на номинальной частоте в 20 971 520 Гц.

На рисунке 17б приведена схема точной настройки частоты резонатора. Вначале впаивается конденсатор C1 ёмкостью, например, 12 пФ. Вместо C2 впаивается подстроечный конденсатор 3/20 пФ (см. рис. 11). Параллельно ему впаивается третий подстроечный конденсатор C3 ёмкостью 0,4/2 пФ (который останется на плате). Далее к разъёму X5 (см. рис. 1) подключают кабель, соединённый с входом частотомера, и при среднем положении регулятора конденсатора C3 вращают регулятор конденсатора C2, добиваясь показаний частотомера (см. рис.18а) 20971520 Гц. После этого выпаивают конденсатор C2 и измеряют его ёмкость. Затем из нескольких конденсаторов номиналом 10…12 пФ выбирают ближайший по ёмкости к 11 пФ и впаивают на место C2 (см. рис.17в). После этого включают питание и устанавливают частоту конденсатором C3. На этом настройка генератора заканчивается.


Как следует из рисунка 18а, частотомер измеряет частоту за время 0,1 с и выдаёт показания через интервал, определяемый временем индикации, для регулировки которого в частотомере предусмотрена специальная ручка. Точность настройки частоты в таком режиме составляет ±10 Гц (при частоте 20 971 520 Гц это соответствует отклонению менее ±0,00005%). Такой точности вполне достаточно для настройки. Однако если увеличить время измерения до 1 секунды (см. рис.18б) и потратить чуть больше времени, точность настройки можно повысить до 1 Гц (±0,000005%).

Следует отметить, что используемые автором конденсаторы C1 и C2 типа К10-17А держат частоту генератора на протяжении нескольких лет. Что касается настройки смещения ИУ (резистором RA6, рис. 1), то она, как уже упоминалось, производится один раз.

Во второй части статьи будут описаны программные средства и приведены результаты испытаний генератора.

Литература

  1. Кузьминов А. Метод фоторепродуцирования для изготовления фотошаблона печатных плат в домашних условиях. Технологии в электронной промышленности, № 5–7, 2010.
  2. Кузьминов А. Изготовление устройств на печатных платах с высоким разрешением в домашних условиях. Технологии в электронной промышленности, № 8–10, 2010.
  3. Кузьминов А. Регулируемый двухполярный блок питания. Радио, № 5, 2012.
  4. Кузьминов А. Преобразователь интерфейсов USB_SPI с гальванической развязкой. Современная электроника, № 1, 2012.
  5. Бирюков С.А. Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах. Радио и связь, 1996.
  6. Рутковски Дж. Интегральные операционные усилители. Мир, 1978.

© СТА-ПРЕСС


Скачать

20138058.rar / RAR, 2 КБ

Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!

10.10.2013 441 0
Комментарии
Рекомендуем
Эффективное количество бит цифровых осциллографов: влияние на результаты измерений и экспериментальное определение для приборов VESNA

Эффективное количество бит цифровых осциллографов: влияние на результаты измерений и экспериментальное определение для приборов VESNA

В статье рассмотрены особенности измерения эффективного числа бит (ENOB) для цифровых осциллографов. Представлен анализ ENOB как характеристики аналого-цифрового преобразования, отмечены ключевые причины искажений сигналов при аналого-цифровом преобразовании. Проанализированы особенности определения эффективного количества бит цифровых осциллографов на основе прямых измерений, обоснован наиболее простой способ определения ENOB на базе сопоставления среднеквадратичного напряжения на выходе генератора синусоидального сигнала и аналогичного значения, измеренного осциллографом. Для осциллографов серий OVA3, OVS3, OVU2 нового для российского рынка бренда VESNA проведены экспериментальные оценки эффективного количества бит.
05.06.2026 СЭ №5/2026 88 0
Параллельное соединение однотипных модулей электропитания для резервирования с активным принудительным распределением тока нагрузки

Параллельное соединение однотипных модулей электропитания для резервирования с активным принудительным распределением тока нагрузки

В статье кратко рассмотрены основные проблемы, возникающие при параллельном соединении модулей электропитания для увеличения мощности и резервирования в современных распределённых системах электропитания для сложных радиотехнических, компьютеризированных и телекоммуникационных комплексов. Рассмотрен метод равномерного распределения тока нагрузки и синхронизации высокой частоты преобразования включённых параллельно однотипных модулей DC/DC-преобразователей напряжения Brick (2-го поколения) компании Wibbow c применением двунаправленного цифрового интерфейса между модулями, обеспечивающий несложное надёжное параллельное соединение для повышения выходной мощности и резервирования.
04.06.2026 СЭ №5/2026 141 0
Технология Press Fit – надёжные непаяные соединения: применение в высокоскоростном соединителе  СКП445 (российский аналог MULTIGIG RT2)

Технология Press Fit – надёжные непаяные соединения: применение в высокоскоростном соединителе СКП445 (российский аналог MULTIGIG RT2)

В работе выполнено комплексное исследование технологии механической запрессовки контактов (Press Fit), рассматриваемой в качестве альтернативы классическим методам пайки. Проанализированы физические механизмы образования газонепроницаемого сопряжения, способы предотвращения фреттинг-износа, специфические требования к металлизации посадочных мест печатных плат. На основании результатов сертификационных испытаний согласно стандартам IEC 60352-5 и IEC 60068-2 выполнено сопоставление эксплуатационной надёжности соединений Press Fit и паяных аналогов при воздействии экстремальных климатических и механических факторов. Отдельное внимание уделено геометрии комплаентных зон (область контакта) и свойствам гальванических покрытий. Практическая значимость работы продемонстрирована на примере внедрения технологии в высокоскоростной соединитель СКП445 – отечественную разработку, обеспечивающую передачу данных на скоростях до 10 Гбит/с.
03.06.2026 СЭ №5/2026 136 0
Проектирование и оптимизация резонансного преобразователя для систем беспроводной передачи энергии 

Проектирование и оптимизация резонансного преобразователя для систем беспроводной передачи энергии 

Электрические транспортные средства, будь то воздушные или наземные, требуют источник электрической энергии. Одним из возможных источников питания является перезаряжаемая аккумуляторная батарея. Зарядка бортовой батареи транспортного средства осуществляется либо посредством зарядного кабеля, либо с использованием технологии беспроводной передачи энергии (Wireless Power Transfer, WPT, БПЭ). Базовая технология БПЭ – магнитно-связанный резонанс. Резонансная частота и передаваемая мощность зависят от взаимного расположения передающей и приёмной обмоток. В данной статье рассматривается резонансный преобразователь мощности для системы беспроводной зарядки малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Анализируются вопросы изменения передаваемой мощности и резонансных частот в зависимости от относительного положения передающей и приёмной катушек. Статья была впервые представлена на конференции PCIM Asia 2024 [1]. Текст был переведён и дополнен авторами для журнала «Современная электроника».
02.06.2026 СЭ №5/2026 423 0

Реклама. ООО «Формика Ивент»  ИНН 7709889632  erid = 2SDnjdV94YS
Реклама. ООО «Формика Ивент»  ИНН 7709889632  erid = 2SDnjdsNsmc
  Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех! Подписаться