Применение унифицированных электронных модулей при создании генератора гармонических колебаний

В устройствах связи одним из основных функциональных узлов является генератор высокочастотного сигнала. Его параметры во многом определяют качество приема и передачи полезного сигнала. Высококачественный генератор должен обладать высокой стабильностью генерируемой частоты. Стабильность обычно достигается применением фазовой автоподстройки частоты или прямого цифрового синтеза (DDS) с использованием опорного генератора с кварцевой стабилизацией.

Синтез частот обеспечивает намного более высокую точность и стабильность, чем традиционные электронные генераторы с перестройкой изменением индуктивности или ёмкости, очень широкий диапазон перестройки без каких-либо коммутаций и практически мгновенное переключение на любую заданную частоту.

В качестве DDS синтезатора был выбран унифицированный модуль AD9850, управление которым осуществляется при помощи модуля Arduino UNO.

В основе модуля AD9850 лежит микросхема AD9850 от компании Analog Devices. Структура модуля AD9850 показана на рисунке 1.

Рис. 1. Структура модуля AD9850.

Для загрузки данных в микросхему AD9850 может использоваться как параллельный, так и последовательный интерфейс. При использовании последовательного интерфейса данные (слово длиной 40 бит) подают на вход D7 микросхемы. Каждый бит данных сопровождают импульсом положительной полярности на входе синхронизации WCLK. После загрузки управляющего слова по импульсу положительной полярности на входе FQUD происходит изменение параметров генерации на новые. Назначение битов управляющего слова приведено в таблице 1.

Таблица 1

Назначение битов управляющего слова

Выходная частота определяется формулой:

где, , , 32-битное значение частоты.

В нашем случае необходимо синтезировать одну фиксированную частоту. Для управления модулем используем последовательный интерфейс передачи данных. Схема включения модулей показана на рисунке 2.

Рис. 2. Схема включения модулей Arduino и AD9850

Задание формируемой частоты и формирование кодового слова осуществляется при помощи Arduino. Управляющая программа написана на языке С++ в среде ArduinoIDE. Блок-схема алгоритма управления модулем AD9850 показана на рисунке 3.

Рис. 3. Блок-схема алгоритма управления модулем AD9850

В данной работе показывается принцип действия DDS синтезаторов и приводится пример их разработки.

Использование унифицированных модулей упрощает задачу разработки, а применение технологии DDS позволяет получать стабильное значение частоты с высокой точностью

Литература:

1.         Сивагина Ю. А. Обзор современных симплексных ретрансляторов радиосигналов / Ю. А. Сивагина, И. Д. Граб, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 393–395.

2.         Граб И. Д. Совершенствование метода термокомпенсации синтезатора частоты с использованием бесконтактного датчика температуры / И. Д. Граб, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2. С. 129–130.

3.         Стрельцов Н. А. SDR-трансиверы и их применение / Н. А. Стрельцов, Н. В. Горячев, В. А. Трусов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 1. С. 281–282.

4.         Горячев Н. В. Информационно-измерительная система для исследования средств воздушного охлаждения электрорадиоизделий. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.11.16 / Пензенский государственный университет. Пенза, 2014

5.         Бростилов С. А. Метрологический анализ измерительной подсистемы информационно-измерительной системы для исследования средств воздушного охлаждения / С.А Бростилов, Н. В. Горячев, Т. Ю. Бростилова // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 127–129.

6.         Grab I. D., Sivagina U. A., Goryachev N. V., Yurkov N. K. Research methods of cooling systems. Innovative Information Technologies: Materials of the International scientific — рractical conference. Part 2. –M.: HSE, 2014, 443–446 pp.

7.         Шуваев П. В. Формирование структуры сложных многослойных печатных плат / П. В. Шуваев, В. А. Трусов, В. Я. Баннов, И. И. Кочегаров, В. Ф. Селиванов, Н. В. Горячев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 1. С. 364–373.

8.         Сивагина Ю. А. Разработка ретранслятора радиосигналов и его компьютерной модели / Ю. А. Сивагина, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков, И. Д. Граб, В. Я. Баннов // Современные информационные технологии. 2013. № 17. С. 207–213.

9.         Подложенов К. А. Разработка энергосберегающих технологий для теплиц / К. А. Подложёнов, Н. В. Горячев Н. К. Юрков // Современные информационные технологии. 2012. № 15. С. 193–194.

10.     Горячев Н. В. Автоматизированный выбор системы охлаждения теплонагруженных элементов радиоэлектронных средств / Н. В. Горячев, И. Д. Граб, К. С. Петелин, В. А. Трусов, И. И. Кочегаров, Н. К. Юрков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2013. № 4. С. 136–143.

11.     Горячев Н. В. Индикатор обрыва предохранителя как элемент первичной диагностики отказов РЭА / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 78–79.

12.     Трифоненко И. М. Обзор систем сквозного проектирования печатных плат радиоэлектронных средств / И. М. Трифоненко, Н. В. Горячев, И. И. Кочегаров, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 396–399.

13.     Горячев Н. В. Алгоритм функционирования системы поддержки принятия решений в области выбора теплоотвода электрорадиоэлемента / Н. В. Горячев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 238–238.

14.     Горячев Н. В. Типовой маршрут проектирования печатной платы и структура проекта в САПР электроники Altium Design / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2. С. 120–122.

15.     Горячев Н. В. Концептуальное изложение методики теплофизического проектирования радиоэлектронных средств / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Современные информационные технологии. 2013. № 17. С. 214–215.

16.     Меркульев А. Ю. Системы охлаждения полупроводниковых электрорадиоизделий / А. Ю. Меркульев, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Молодой ученый. — 2013. — № 11. — С. 143–145.

17.     Горячев Н. В. Программные средства теплофизического проектирования печатных плат электронной аппаратуры / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Молодой ученый. 2013. № 10. С. 128–130.

18.     Горячев Н. В. Тепловая модель учебной системы охлаждения / Н. В. Горячев, Д. Л. Петрянин // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2014. № 2. С. 197–209.

19.     Бростилов С. А. Математическое моделирование процессов отражения и распространения электромагнитных волн в тонкой градиентной диэлектрической пластине / Бростилов С. А., Кучумов Е. В. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 1. С. 281–283.

20.     Горячев Н. В. Исследование и разработка средств и методик анализа и автоматизированного выбора систем охлаждения радиоэлектронной аппаратуры / Горячев Н. В., Танатов М. К., Юрков Н. К. // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 3. С. 70–75.

21.     Горячев Н. В. Обеспечение термокомпенсации синтезатора частоты за счёт применения интегрального безконтактного измерителя температуры / Горячев Н. В., Граб И. Д., Лысенко А. В., Юрков Н. К. // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2011. № 1. С. 303–305.

22.     Горячев Н. В. Концептуальное изложение методики теплофизического проектирования радиоэлектронных средств / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Современные информационные технологии. 2013. № 17. С. 214–215.

23.     Бростилова Т. Ю. Методика расчета конструктивных параметров оптической системы разрабатываемого волоконно-оптического преобразователя давления / Т. Ю. Бростилова, С. А. Бростилов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2.– С. 43–44.

24.     Горячев Н. В. Совершенствование структуры современного информационно-измерительного комплекса / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Инновационные информационные технологии. 2013. Т. 3. № 2. С. 433–436.

25.     Бростилова Т. Ю. Волоконно-оптический датчик деформации / Т. Ю. Бростилова, С. А. Бростилов, Т. И. Мурашкина // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 1. С. 93–99.