DDS-Generator

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Hiermit habe ich mir einen alten Traum erfüllt: ein quarzstabiler Messsender mit großem Frequenzbereich und in weitem Bereich einstellbaren Ausgangspegel. Aber das Beste: er ist in 1 Hz-Schritten abstimmbar! Herz des Generators ist ein DDS (direkte digitale Synthese) -Chip von Analog Devices.

Hier die wichtigsten Eckparameter:

  • Frequenzbereich von 10 Hz bis 75 MHz in 1 Hz-Schritten abstimmbar
  • Ausgangspegel im Bereich von -130 bis +10 dBm einstellbar (+10 dBm = 2 Vss = 0,707 Veff an 50 Ohm = 10 mW)
  • Amplitudenmodulation mit 1000 Hz-Signal einschaltbar
  • +/- Offset zur angezeigten Frequenz wird berücksichtigt (natürlich ebenfalls im 1 Hz-Raster einstellbar
  • Angezeigte Frequenz berücksichtigt ggf. Multiplikator (z.B. x3)
  • Abstimmung mit Drehknopf (Inkrementaldrehgeber)
  • Schnelle Frequenz- u. Pegeleinstellung mittels Tastenfeld
  • Remote-Modus über serielle Schnittstelle (AT-Befehle)
  • Memory-Funktion
  • LCD-Anzeige mit 4 x 20 Zeichen
  • Wobbelmodus mit frequenzabhängiger Ablenkspannung (x) für Oszilloskop (noch nicht realisiert!)

Gesteuert wird der komplette Generator mittels Microcontroller (ATMEL AVR MEGA32). Die Controllerschaltung samt Programmierung stammt von mir, das Generatormodul ist von Elektor (Heft 10/2003) "entliehen". Diese Schaltung ist so gut, dass man daran eigentlich nichts mehr verbessern kann. Ich habe dort nur geringe Modifikationen vorgenommen. Unschlagbarer Vorteil der Elektor-Schaltung: es ist eine hochwertige Platine dafür verfügbar. Diese ist ein unbedingtes Muss - ansonsten ist der verwendete DDS-Chip AD9851, der in einem 28 pol. SSOP SMD-Gehäuse (Pin-Abstand: 0,6 mm!) geliefert wird, nicht zu "bändigen".

Die nachgeschaltete Verstärkerstufe verwendet einen Chip vom Typ AD8321 (Kabel-TV-Leitungstreiber). Seine Verstärkung kann im Bereich von -27...+26 dB in 0,75 dB-Schritten eingestellt werden. Pmax=11 dBm. Darauf folgt ein dreistufiger passiver Abschwächer (3 x 32 dB).

Hier können die Controller-Schaltung sowie die bisher erstellte Software (Prototyp) eingesehen werden. Das Schaltbild des Elektor-Generators wird aus ©opyright-Gründen hier nicht angeboten - es reicht eine Mail an mich und dann versende ich die Schaltung an Interessierte.

Hier folgen einige Bilder zum Generator:

Fig. 1: Testaufbau

Fig. 2: Tastatur und Anzeige

Fig. 3: Der Elektor-DDS-Generator - daran kann man fast nichts mehr verbessern. Sie verschwindet komplett in einem abschirmenden Gehäuse

Fig. 4: Der Controller-Teil

Fig. 5: Die Spule ganz links erzeugt aus einem Rechteck ein (fast) sinusförmiges Signal - für die Amplitudenmodulation

Fig. 6 

Fig. 7: Der DDS-Generator von unten

Fig. 8: Der Einbau des AD9851 kostet ganz schön Nerven...

Fig. 9: Der AD8321 ist nichts dagegen

Fig. 10: Rückseite des Controllers: in bewährter Fädeltechnik erstellt

Fig. 11: 10 MHz - schön sinusförmig

Fig. 12: und AM-moduliert

Fig. 13: Ein paar Tage später: fast fertig

Fig. 14: Die 4 roten Taster sind wiefolgt belegt: Auswahl Offset / Pegel - AM ein / aus - letzte Einstellungen speichern - letzte Einstellungen abrufen. Inzwischen sind die Taster beschriftet

Fig. 15: Rückansicht; rechts: serieller Port u. X-Ablenkung für das Oszilloskop (Wobbelmodus noch nicht fertig)

Fig. 16: Blick von oben; der Generator sitzt im eigenen abgeschirmten Gehäuse

Fig. 17: Blick von rechts

Fig. 18: Blick von links

Fig. 19: Es folgen verschiedene Display-Ansichten...

Fig. 20 

Fig. 21 

Fig. 22: Bereit zum Programmieren

Nachsatz: es hat sich bezeigt, dass die mechanische Realisierung des Generator-Moduls nicht sehr glücklich ist: der Spannungsregler für den DDS-Chip erwärmt die Abschirmung - und damit die gesamte Schaltung - recht stark. Das hat Auswirkungen auf die Frequenzkonstanz: in den ersten 1 1/2 Stunden nach dem Einschalten ist die Frequenz (bei 10 MHz) um ca. 150 Hz "gewandert". Danach hat sich das eingeschwungen und die Frequenz ändert sich kaum noch. Bei einem Generator mit 1 Hz Abstimmschritten ist das natürlich nicht tolerierbar. Ich habe deshalb den Spannungsregler außerhalb des Modules angebracht.

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