Вы здесь:
Главная » Все записи » Цифровой генератор на si5351

Цифровой генератор на si5351

Цифровой генератор на si5351Схема данного генератора построена на чипе Silicon Labs si5351s и графическом ЖК-дисплее от Nokia 5110/3310.

Это универсальный цифровой многовыходной VFO для любительских радиоприемников.

Цифровой генератор на si5351

Мой цифровой VFO si5351a во время тестирования на моем стенде.

Вступление

Этот VFO — мой последний вариант из продолжающейся серии разработок. Она началась еще в 2008 году с моего DDS VFO на базе AD9850.

Как-то раз я наткнулся в Интернет на чип Cirrus Logic CS2000 и после значительных дополнительных усилий мне удалось приобрести несколько образцов. Короче говоря, я столкнулся с кучей проблем с устройствами. Технический паспорт был загадочным, примечания к приложению отсутствовали, программное обеспечение разработчика не работало должным образом, они не отвечали на вопросы о своих устройствах, а детали, которые я купил, не работали правильно. Из положительных моментов (заявленный) диапазон составлял 2-75 МГц, ток стока составлял всего 20 мА, а цена была приемлемой, особенно по сравнению с теми чипами si570 примерно по 9 долларов США каждый.

Цифровой генератор на si5351

Один из моих последних проектов: Генератор RF основан на CS2000
(ссылка на описание ниже, но этот новый si5351 VFO намного лучше!)

В конце концов, у меня получилось с чипом CS2000 и вовсе не благодаря Cirrus Logic. Полученная в результате простая конструкция генератора сигналов описана в другом месте на сайте.

Проект на новом чипе Silicon Labs si5351a CMOS

Вскоре после этого я наткнулся на некоторые работы, выполняемые на новом чипе часов Silicon Labs si5351a CMOS. Он был похож на si570, но с рядом дополнительных функций.

Как и si570, он содержит пару UHF VCOs в сочетании с PLLs. Три программируемых делителя принимают один из этих двух выходов PLL и генерируют три отдельных тактовых выхода; три прямоугольных выхода в любом месте от 2,5 кГц до 200 МГц в соответствии с таблицей данных. Потребление тока VFO выглядело в диапазоне 20-30 мА при 3,3 В. Все это выглядело многообещающе.

Цифровой генератор на si5351Чип был легко доступен, и цена была приемлемой. Чуть больше 1 доллара США каждый! Да, определенно оценено в моем бюджете. Он совсем крошечный – около 3мм х 3мм.

В устройстве имеется более 150 регистров, которые требуют индивидуальной настройки.

Чтобы определить значения для загрузки в эти регистры, нужно было сделать несколько менее занимательных математических вычислений, чтобы преобразовать частоту, которую я хотел, в необработанные данные, которые будут загружаться каждый раз, когда эта частота изменится.

Я не хотел быть привязанным к использованию среды программирования Arduino и аппаратного обеспечения. Платы Arduino не являются дорогими, но системы на базе Arduino имеют тенденцию становиться физически большими, как только все будет добавлено. Там часто много пустого пространства.

Кроме того, почти все конструкции Arduino (и другие), которые я видел до сих пор, похоже, использовали буквенно-цифровой ЖК-дисплей 2×16. Эти дисплеи могут быть весьма ограничивающими для макета панели VFO и трансивера.

Я хочу сразу увидеть несколько частот VFO на моем дисплее VFO, а также состояние различных настроек VFO. Использование дисплея Nokia также может обеспечить более компактную компоновку передней панели.

Цифровой генератор на si5351

Дисплей работающего si5351 VFO с синей подсветкой более очевиден, чем это имеет место в реальной жизни.

Что именно я хочу от моего VFO?

Я поставил себе некоторые четкие цели:

  • Два VFOs (стандартное расположение A / B), работающие от 1 до 160 МГц
  • Настройка поворотного энкодера
  • Выбираемые шаги настройки – 5 Гц, 100 Гц, 1 кГц и 10 кГц (другие могут быть добавлены)
  • Поддерживаемые функции VFO swap (A/B) и VFO memory (A=B)
  • Одновременные выходы генератора VFO и BFO/CIO
  • Выбираемые смещения BFO/CIO для режимов USB, LSB и CW
  • Инкрементная настройка приемника (RIT) с отдельной всегда доступной регулировкой RIT
  • Жидкокристаллический дисплей состояния VFO-частоты VFO (до 1 Гц), RIT вкл / выкл, передача, блокировка VFO
  • Функция отображения S-метра-стандартное входное напряжение постоянного тока 0-5V от приемника
  • Функция блокировки VFO-для предотвращения нежелательного сдвига частоты из-за вибрации или ударов
  • Выбор диапазона вверх/вниз – до 16 полос
  • Программируемые пусковые частоты для обоих VFOs для всех 9 диапазонов
  • Воспоминания для каждой полосы (VFO A и VFO B)
  • В настоящее время поддерживается девять полос– 160, 80, 40, 30, 20, 17, 15, 12 и 10м
  • 4-битные выходы BCD BPF/LPF select-поддерживается до 16 полос (9 в текущей версии)
  • Процессор Atmel Atmega328 с использованием внутренних часов 8 МГц — не требуется кристалл uP
  • Графический дисплей Nokia 5110/3310-84 x 48 пикселей
  • Программируемый источник опорного напряжения на si5351a
  • Кристалл смещение частоты
  • Низкий ток – менее 40 мА при 3,3 В, включая любую жидкокристаллическую подсветку

По-моему, это довольно длинный список. И я думаю, что мне удалось достичь их всех.

Принципиальная схема генератора

Цифровой генератор на si5351

Мой новый низкоточный гибкий si5351a VFO использует несколько деталей и работает при напряжении 3,3 в

На первый взгляд это может показаться немного сложным. Однако на самом деле в схеме очень мало компонентов.

Процессор ATmega328 лежит в основе VFO и контролирует все. Выбор процессора изначально определялся количеством требуемых линий ввода-вывода. С широким спектром функций, которые я хотел встроить в VFO, и планируемым использованием компилятора языка высокого уровня, я ожидал, что потребуется разумное количество пространства для кода. ATmega328 (или ATmega328P) имеет 32k программного пространства и 8k оперативной памяти, и это один из самых дешевых процессоров в этом семействе.

Чтобы уменьшить количество деталей процессор работает на 3,3 В. Это также немного снижает потребление тока.

Микросхема генератора si5351a подключена непосредственно к контактам интерфейса I2C ATmega328.

Графический дисплей Nokia также подключается непосредственно к процессору. Процессор работает на частоте 8 МГц, используя свои внутренние часы.

Никакого дополнительного процессорного кристалла не требуется, и это немного снижает стоимость.

Тактовая частота 8 МГц — это самая быстрая скорость, на которой Mega328 может работать с питанием 3,3 В. Несмотря на это, он легко может удовлетворить требования этого приложения!

Подключение к ЖК-дисплею Nokia немного отличается от обычного. Почти каждый дизайн, который я видел, настаивает на подключении CE дисплея (Chip Enable), RST (Reset) и даже линий BL (Backlight). В большинстве случаев они не должны управляться процессором. Поскольку дисплей работает все время, контакты CE и BL можно просто привязать к Земле. Первая линия ожидает только краткого «логического минимума» сразу после подачи питания. После этого он просто держится высоко. Поэтому можно просто использовать простую RC-схему, чтобы позаботиться об этом. Все это означает, что для отображения требуется всего три вывода процессора.

Цифровой генератор на si5351Роторный энкодер — это стандартная недорогая деталь, которую я купил у одного из обычных китайских поставщиков. Кнопки аналогичны всем стандартным недорогим мгновенным переключателям на печатной плате, которые стоят несколько центов.

Управление RIT представляет собой стандартный линейный переменный резистор. В среднем положении, когда ручка настроена на “12-полдень», нет никакого сдвига частоты, когда RIT включен. Вращая его полностью по часовой стрелке, примерно до “5 часов», полученная частота повысится на 2,5 кГц. Если он будет полностью против часовой стрелки, примерно «7 часов», то полученная частота упадет на 2,5 кГц. Для меня этот диапазон примерно подходит для тонкой настройки как для работы SSB, так и для работы CW.

Низкое падение напряжения низкое энергопотребление 3.3 V трёхконтактный регулятор (TS2950CT33) используется для питания. Входное напряжение может упасть так низко, как около 4 в, прежде чем оно выйдет из регулирования, и может без труда подняться до 15 В. Это возможно, потому что весь VFO потребляет всего 30 мА. Он рассеивает только около 40 МВт. Идеально подходит для приемопередатчиков QRP с батарейным питанием.

Я не добавил никаких дополнительных выходных буферов генератора к выходам si5351a, потому что они уже существуют в моем трансивере. Тем не менее, ваше приложение может потребовать их.

Программное обеспечение

Все программное обеспечение написано на Bascom, базовом языке семейства процессоров AVR. Я сделал программное обеспечение доступным для скачивания по ссылке ниже только для некоммерческого использования. В настоящее время этот загрузочный файл состоит только из шестнадцатеричного кода. Как только код станет немного более стабильным (я могу добавить еще несколько функций и исправить несколько ошибок, когда/если таковые имеются)…) затем я предоставлю исходный код, доступный для загрузки, а также, в зависимости от интереса.

Итак, что же на самом деле делает программное обеспечение? Ну, в большинстве случаев программное обеспечение просто отображает напряжение S-метра и смотрит на поворотный кодер и кнопки, чтобы увидеть, если пользователь что-то меняет. Поскольку поворотный энкодер является наиболее важным устройством синхронизации, фоновый таймер постоянно проверяет его состояние. Кнопки и управление RIT просто периодически проверяются.

Любое изменение приведет к вычислению новых данных. Это затем преобразуется в правильную последовательность около 20 байт для каждого из двух выходов генератора (VFO и BFO/CIO), и данные отправляются на si5351. Затем информация на жидкокристаллическом дисплее обновляется, чтобы отразить новый статус.

А затем процессор возвращается, чтобы искать следующее изменение в коммутаторе или кодере.

Дисплей VFO

Поскольку VFO поддерживает двойные VFO (VFO A и VFO B), ЖК-дисплей отображает частоту текущего активного VFO большими символами (и генерируется на выходе CLK0), а также частоту альтернативного VFO. Последняя частота отображается с помощью меньших символов, чтобы сделать выбор частоты более четким. Можно переключаться между этими двумя VFO в любое время с помощью кнопки A/B или сохранять текущую частоту VFO A в памяти VFO B. Это очень полезно для работы с DX, например, для захвата частоты, которую Вы хотите периодически возвращать для проверки во время настройки и работы в другом месте диапазона.

Цифровой генератор на si5351

Обе частоты отображаются с разрешением 1 Гц, хотя наименьший поддерживаемый шаг настройки составляет 5 Гц. Как функции, так и значения, как и почти все остальное в дизайне, легко изменяются в программном обеспечении.

Ниже этой информации на ЖК-дисплее также отображаются подробные сведения об общей конфигурации VFO. Это включает в себя (четвертая строка на дисплее, слева направо):

  • Размер шага VFO
  • Режим (который может изменить генератор BFO/CIO частота выходного сигнала генерируется сигнал clk1)
  • РИТ (on или off)
  • Передачи (on или OFF)
  • Состояние блокировки VFO (включено или выключено)

Текст используется для первых двух элементов, а значки — для последних трех в списке.

Наконец, базовый S-метр (уровень сигнала) отображается в виде гистограммы вдоль нижней линии ЖК-дисплея. (Фактический дисплей немного отличается от показанного здесь, потому что я вернулся к непрерывной полосе для простоты) эта гистограмма S-метра периодически обновляется на основе постоянного напряжения на входном выводе S-метра на плате VFO. Он принимает стандартный входной сигнал от 0-5V, где 0V = нет сигнала и 5V = максимальный сигнал.

В настоящее время он не калибруется, хотя дополнительное программное обеспечение может быть добавлено в соответствующую подпрограмму теми, кто хочет получить более точный S-метр. Я не делал этого, потому что каждый трансивер имеет тенденцию иметь немного разные характеристики в этой области.

Сборка прибора

В зависимости от спроса я могу разработать печатную плату для VFO. С другой стороны, учитывая минимальное количество деталей, вероятно, почти так же легко повторить мой метод построения. Я построил свой прототип на кусочке макетной платы. Я использовал 0,1-дюймовые штыревые полоски на плате VFO для внешних соединений, например для дисплея. Я припаял соответствующую 0,1-дюймовую полоску гнезда на плате Nokia, чтобы дисплей можно было напрямую подключить к основной процессорной плате. Аналогичные разъемы использовались для управления RIT, входа PTT и входа S-метра. Выходы BPF select могут использовать аналогичный разъем, хотя я использовал здесь 6-контактный разъем DIL, потому что это все, что у меня было доступно в то время.

Цифровой генератор на si5351

фото до добавления входных разъемов S-метра и выходных разъемов BPF. Si5351 установлен на небольшой печатной плате адаптера SMD-DIL рядом с кварцем на 25 МГц. Я также добавил еще пару кнопок после того, как эта фотография была сделана.

Регулятор lp2950-type 3.3 V поставляется в небольшом корпусе TO-92. Он никогда не нагревается во время работы и поэтому не требует какой-либо формы радиатора. Это очень далеко от регулятора LM7805 для моих старых конструкций AD9850 DDS VFO, которые могли бы стать очень горячими.

Дисплей Nokia — это стандартный модуль, доступный от обычных китайских поставщиков. Они имеют стеклянный жидкокристаллический дисплей с его встроенным жидкокристаллическим контроллером, удерживаемым на месте на небольшой печатной плате с помощью сложенной металлической крышки. Зажимы на этой металлической крышке удерживают дисплей против гибкого проводящего резинового разъема, чтобы сделать соединения между дисплеем и контактами на печатной плате.

Предупреждение! Возможно, неудивительно, что некоторые поставщики недорогих компонентов в глубинах Китая, похоже, не имеют никакой формы контроля качества. Из шести ЖК-модулей Nokia, которые я купил недавно, только один работал по прибытии, а два частично работали. Остальные просто не работали вообще.

В конце концов я спроектировал и построил небольшую доску для тестирования дисплеев с помощью AT89C2051, который у меня случайно нашелся. Тщательно разбирая каждый узел дисплея Nokia на части, очищая каждую из деталей, тщательно собирая и перенастраивая каждый узел, а затем повторно тестируя их на своей тестовой плате, мне удалось заставить все дисплеи работать. Некоторым потребовалось три попытки, прежде чем они начали работать.

Цифровой генератор на si5351

Разобранный дисплейный модуль Nokia во время процесса очистки и перестройки эластомерного разъема

Поскольку si5351a доступен только в 10-контактном SMD-пакете, я использовал небольшую плату адаптера SMD-to-DIP для его монтажа. Пайка чипа на плате адаптера довольно проста. Затем он был установлен на плате VFO. Если бы я проектировал печатную плату для VFO, у меня был бы соблазн спроектировать ее для SMD-версии процессора и регулятора ATmega, чтобы минимизировать общий размер VFO. Скорее всего, он окажется не больше, чем дисплей Nokia. Хорошая мысль 🙂

Настройка, изменения и модификации

В процессе работы кварц на 25 МГц, приводящий в действие si5351a, может быть смещен до 3 кГц. Это вызвано комбинацией точности производителя, цены, температуры окружающей среды и нагрузки на кристалл от si5351. Короче говоря, значение константы «xtal», используемой в программном обеспечении, может потребовать корректировки.

Как только VFO заработает, установите VFO на выход 25,0000 МГц, измерьте фактический выход с помощью точного счетчика частоты и измените значение константы соответствующим образом. Перекомпилируйте программное обеспечение и перепрошейте процессор.

Программное обеспечение написано предполагая, что если 8867 кГц. Опять же, это значение (для BFO/CIO) записывается в программное обеспечение и может быть изменено в соответствии с вашими требованиями. Аналогичная константа записывает рабочую частоту, при которой VFO переключается с высокой стороны (выходная частота VFO = рабочая частота + частота IF) на низкую сторону впрыска (выходная частота VFO = рабочая частота-частота IF). Более поздние усовершенствования могут добавить специфичный для полосы флаг, указывающий на высокую или низкую боковую инъекцию. На данный момент эта простая система работает.

Каждого диапазона (160М, 80м и т. д.) Имеет две частоты запуска, хранится в программе в виде констант в режиме VFO A и VFO B на каждом диапазоне. Они вызываются VFO при включении питания и хранятся в восемнадцати полосных запоминающих устройствах (то есть два VFO на полосу х 9 полос). Когда Вы меняете полосы частот во время использования VFO, последняя пара частот, используемых на каждой полосе, сохраняется в памяти. Когда Вы возвращаетесь к этому диапазону, эти настройки перезагружаются.

Эти значения, хранящиеся в оперативной памяти процессора, теряются при отключении питания. Те, кто хочет более длительного хранения данных, могут изменить программное обеспечение, чтобы использовать память EEPROM процессора. В ATmega328 недостатка в этом нет. Можно добавить резервный аккумулятор к процессору и отправлять его в режим пониженного энергопотребления, когда генератор выключен.

Примечание: На момент написания статьи программное обеспечение потребляет около 50% от 32 КБ программного пространства в ATmega328. Это далеко за пределами бесплатной версии Bascom. Как только все оставшиеся ошибки будут устранены, я также загружу исходный код сюда. Если вам нужно изменить и перекомпилировать это программное обеспечение для VFO, вам, возможно, придется найти друга с полной версией Bascom или купить копию для себя. Просто чтобы ты знал…

Цифровой генератор на si5351

Вот обновленный прототип с большим количеством вещей, висящих на нем. Кластер из четырех светодиодов в верхнем центре был добавлен для тестирования выходных линий диапазона. Дочерняя плата с двумя переключателями в центре переднего плана должна была добавить дополнительные кнопки» A=B «и» Band Down». Наконец, потенциометр в левом верхнем углу был добавлен для проверки дисплея S-метра. Все немного грубо.

Цифровой генератор на si5351

Под дисплеем вы можете видеть вдоль верхнего края платы, слева направо, вход PTT, вход S-метра и вход RIT с подключенным RIT pot. Перемычка справа от полосы выбора тестовых светодиодов позволяла осуществлять выбор мощности во время программирования (через бортовой регулятор или от программатора).

Заключение

Короче говоря, есть место, чтобы добавить дополнительные функции. Есть три свободных контакта для дополнительных кнопок или для выходов для управления другими вещами. Расширение конструкции, скажем, до 12 полос или более, или для других более специализированных применений должно создавать мало проблем.

Еще одна мысль, которая у меня была, состояла в том, чтобы сделать версию этого VFO, используя маленький 8-контактный Tiny85 и дисплей I2C. Было бы интересно посмотреть, смогу ли я сжать основной код до базовых функций и заставить его поместиться в этом пространстве кода. Затем постройте все это в SMD. Я подумаю над этим.

Так что теперь вы можете выбрать VFO, который вам больше нравится. Вот фото двух генераторов:

Цифровой генератор на si5351

Мой следующий шаг будет заключаться в завершении трансивера, который я планирую использовать с более полным многополосным VFO, описанным на этой странице.

Цифровой генератор на si5351

Один из возможных вариантов компоновки передней панели-я думал о том, что
макет печатной платы мог бы выглядеть так, если бы я установил его прямо за передней панелью, поэтому я набросал этот рисунок в качестве первого шага

Макет печатной платы

Благодаря усилиям Cristi YO3FLR печатная плата была предназначена для этого генератора. Он дал согласие на публикацию в формате Sprint Layout-6.

Цифровой генератор на si5351

Загрузки:

ZL2PD_si5351vfoV11 — этот файл содержит исходный код Bascom и шестнадцатеричный файл HEX для текущей версии генератора. Он также содержит другие вспомогательные файлы, необходимые для компиляции кода и др.

Примечание: это программное обеспечение не так эффективно, как мне бы хотелось — оно примерно на 10% больше, чем должно быть из-за некоторого ненужного дублирования кода, но я, вероятно, разберусь с этим в следующей версии. Я также буду время от времени изменять его в зависимости от того, что я обнаружу, когда интегрирую новый VFO с моим новым трансивером, который в настоящее время находится в стадии разработки. Я делаю его доступным для скачивания здесь, чтобы другие тоже могли наилучшим образом использовать его.

Fuse settings for the ATmega328 следующие:

Байт блокировки: 0ffh (Без блокировок)

Байт EXTd: 0ffh (BOD отключен)

Высокий байт: 0d9h
RSTDISBL 1 не отключается
DWEN 1 DW не включен
Spien 0 SPI Программирование включено
WDTON 1 сторожевой таймер выключен
EESAVE 1 EEPROM не сохраняется в стирании
BOOTSZ1 0 размер загрузочного ПЗУ
BOOTSZ0 0
BOOTRST 1 нет загрузочного вектора при запуске

Низкий байт: 0e2h
CKDIV8 1 не делится на 8
Предоставляются следующие удобства и услуги 1 не включен
SUT1 1 медленно растущая мощность
SUT0 0
Cksel3 0 8 МГц внутренние RC часы
CKSEL2 0
CKSEL1 1
CKSEL0 0

Источник:zl2pd.com



ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ



П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Простой и надёжный металлоискатель своими руками
  • Простой и надёжный металлоискатель своими руками

    Простой экономичный металлоискатель своими руками на одной микросхеме

    Если Вы потеряли кольцо, ключ, отвёртку… и знаете приблизительное место потери, то не стоит отчаиваться! Вы можете собрать металлоискатель своими руками или попросить знакомого радиолюбителя собрать несложный металлоискатель своими руками. Ниже представлена схема простого в изготовлении и проверенного годами металлоискателя, который (при определённых навыках) можно сделать за один день. Простота описываемого металлоискателя в том, что он собран всего на одной весьма распространённой микросхеме К561ЛА7 (CD4011BE). Настройка тоже проста и не требует дорогих измерительных приборов. Для настройки генераторов достаточно осциллографа или частотомера. Если всё сделано без ошибок и из исправных элементов, то и эти приборы не понадобятся. Подробнее…

  • Бесплатный файловый менеджер Unreal Commander
  • Двухпанельный файловый менеджер Unreal Commander 2.02 для Windows

    Бесплатный файловый менеджер Unreal CommanderКопировать, удалять, переносить, переименовывать файлы можно с помощью, проводника, правой кнопки мыши или комбинаций клавиш, но удобнее и быстрее работать с файлами, папками и программами в файловом менеджере.

    Один из них мы сегодня рассмотрим.

    Красивый и многофункциональный бесплатный файловый менеджер — Unreal Commander. Он с успехом может заменить известный Total Commander.

    Подробнее…

  • Программа контроля за автозагрузкой компьютера 2IP StartGuard
  • Программа контроля за автозагрузкой компьютера 2IP StartGuardВ сети интернет постоянно появляются множество новых вирусов, которые пытаются всякими способами проникнуть на Ваш компьютер. Для того чтобы защитить свой компьютер Вам необходимо иметь антивирус и firewall. Это программы первой необходимости. По статистике: компьютер, который выходит в интернет без этих программ заражается вирусом в течение 5-ти минут.  Подробнее…


Популярность: 487 просм.
Вы можете следить за комментариями к этой записи через RSS 2.0. Вы можете оставить комментарий:.

Ваш комментарий


- НАВИГАТОР -




Прислать свою поделку!

А ТАКЖЕ ЕЩЁ ИНТЕРЕСНОЕ:



MasterVintik