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)