AD9850 Module DDS Signal Generator
Transcript
AD9850 Module DDS Signal Generator
AD9850 Module DDS Signal Generator Vittorio Carboni [email protected] La continua richiesta di dispositivi tecnologici sempre più piccoli porta come conseguenza un alto prezzo che lo sperimentatore deve pagare in termini di difficoltà di reperimento e montaggio. I dispositivi DDS (Direct Digital Synthesizer) non fanno eccezione. Uno dei dispositivi più semplici ed economici della Analog Device, AD9850, si presenta come un piccolo circuito integrato per montaggio superficiale, con due file di 14 piedini. L’interasse tra due piedini è minore di un millimetro, esattamente 0,65 mm. Già questo fatto ci fa comprendere come per usare un simile dispositivo sia indispensabile un circuito stampato. Ma non basta! I piedini sono così vicini tra loro che anche il saldarli è difficoltoso. Tutti questi problemi vengono superati usando la demo board AD9850 Module DDS Signal Generator. Lo stampato è già fatto, i componenti sono tutti saldati: manca solo la nostra fantasia per inventare applicazioni. Il modulo AD9850 ha le dimensioni di 30 mm x 42 mm. Tre connettori a passo 2,54 mm permettono di programmare il DDS tramite un microcontrollore, sia ATMEL (Arduino), sia Microchip (PIC) o qualsiasi altro microcontrollore. Per la famiglia Arduino esistono delle librerie di gestione del dispositivo già pronte, ma l’utilizzo con un Pic è altrettanto semplice. Il modulo, dovendo mostrare tutte le possibilità del dispositivo, è molto generico, e per taluni aspetti le scelte progettuali sono ispirate a compromessi. Ciò pur consentendone l’utilizzo fa si che le prestazioni non sono le massime che il dispositivo potrebbe offrire. Un esempio di quanto esposto è nella scelta del progettista di usare un impedenza di uscita RF dal filtro di 200 ohm. Tale valore è derivato dalla possibilità di inviare questo segnale a dei comparatori interni al DDS così da avere a disposizione anche una forma d’onda quadrata (sino a 1 MHz), oltre a quella sinusoidale. Per contro l’impedenza solitamente usata nei generatori RF è di 50 ohm e non 200 ohm. Queste considerazioni non precludono comunque la possibilità di modificare, cambiando solo il valore di due resistori, l’impedenza di uscita del modulo così da portarla a 50 ohm. Più precisamente è sufficiente montare due resistori da 68 ohm in parallelo a R7 e R9 (200 ohm). Attenzione: questa operazione altera le caratteristiche del filtro, peggiorandone il ripple. Se ritenuto indispensabile, è possibile rivisitare il filtro, sostituendo i valori dei condensatori e degli induttori, così da contenere il ripple. Il modulino, non modificato, è stato montato su di una Prototype Breadboard assieme ad un PIC programmato in modo tale da far generare al DDS ciclicamente una serie di frequenze arbitrarie (1 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 20 MHz, 30 MHz, 40 MHz), ad ogni pressione di un tasto. Il segnale in uscita del filtro, alla frequenza di 1 MHz, è stato visualizzato, nel dominio del tempo, su di un oscilloscopio TEK2430A come riportato in Fig. 1. Tramite analizzatore di spettro sono state fatte le misure nel dominio della frequenza. I risultati sono riportati nelle Figg. 2-8. Alcune considerazioni: la pulizia spettrale del segnale è quella attesa. Considerando la tipologia dell’oscillatore di riferimento, risulta contenuto è anche il rumore di fase, come mostrato in Fig. 6. Il livello del segnale in uscita varia da circa -6dBm a -11 dBm nel range 1 MHz 30 MHz. Si evidenzia un notevole calo nel livello del segnale a 40 MHz, circa - 30 dBm. Probabimente ciò è dovuto all’aumento del ripple a causa del disadattamento di impedenza del filtro (200 ohm) chiuso sull’ingresso dell’analizzatore di spettro (50 ohm). Complessivamente il modulino si comporta come atteso. La sua versatilità, il costo contenuto, la possibilità di programmare la frequenza tramite un microcontrollore, sia formato parallelo che seriale permettono a tutti di esplorare le potenzialità degli oscillatori a controllo numerico. I6DVX Simulazione Filtro Passa Basso originale, impedenza 200 ohm, Ft circa 70 MHz, ripple circa 2 dB. Simulazione Filtro Passa Basso alternativo, impedenza 50 ohm, Ft circa 70 MHz, ripple circa 0,01 dB Fig. 1 - Segnale 1 MHz (TEK2430A) Fig. 2 - Spettro segnale 1 MHz (Anritsu 2601B) Fig. 3 - Spettro segnale 5 MHz (Anritsu 2601B) Fig. 4 - Spettro segnale 10 MHz (Anritsu 2601B) Fig. 5 - Spettro segnale 20 MHz (Anritsu 2601B) Fig. 6 - Spettro segnale 20 MHz, Span 100 KHz Fig. 7 - Spettro segnale 30 MHz (Anritsu 2601B) Fig. 8 - Spettro segnale 40 MHz (Anritsu 2601B)