Zaloguj się
Wszystkie
18 października 2024
154
- Zakres regulacji częstotliwości: 0,1 Hz…39999,9 Hz.
- Krok zmiany częstotliwości: 0,1 Hz.
- Dostępne kształty sygnałów: sinusoidalny, trójkątny, prostokątny (wypełnienie 50%).
- Amplituda sygnału wyjściowego: 0…10 Vpp.
- Składowa stała: zerowa lub sygnał unipolarny (przełączane).
- Impedancja wyjściowa: bliska zeru.
- Zasilanie: 12…15 V DC, maksymalnie 50 mA.
- Sposób regulacji częstotliwości: impulsator.
- Sposób regulacji amplitudy: potencjometr.
Generator zaprojektowano z myślą o testowaniu urządzeń audio. Cenę obniżono dzięki programowej implementacji generatora DDS, bez użycia zewnętrznego generatora sygnałowego. Kształty sygnałów zostały dostosowane do najczęstszych pomiarów w układach audio:
- sinusoidalny: pomiar charakterystyki przenoszenia i wzmocnienia,
- trójkątny: ocena zniekształceń nieliniowych,
- prostokątny: oscylacje, ocena pasma przenoszenia.
Zasada działania
Bezpośrednia synteza cyfrowa (ang. DDS – Direct Digital Synthesis) to metoda wytwarzania sygnału w oparciu o odczytywanie odpowiednich próbek zapisanych w tablicy. Próbki sygnału są wystawiane na przetwornik cyfrowo-analogowy, który przekształca je w proporcjonalną wartość napięcia.
Gdyby z tablicy próbek odczytywać wszystkie po kolei, wówczas częstotliwość wytwarzanego sygnału byłaby stała. W tym układzie częstotliwość próbkowania wynosi 300 kHz, zaś tablica próbek zawiera ich 256, więc częstotliwość sygnału wyjściowego wynosiłaby 1171,875 Hz (300 kHz/256). Metoda DDS polega na tym, że nie trzeba odczytywać wszystkich próbek. Zgodnie z twierdzeniem Nyquista wystarczy, aby na jeden okres najwyższej częstotliwości w sygnale przypadały nie mniej niż 2 próbki. Dla sygnału sinusoidalnego minimum to dwie próbki na okres. Przy tej samej częstotliwości próbkowania można uzyskać – teoretycznie – sygnał analogowy o częstotliwości 150 kHz. Jak zostanie pokazane dalej, jakość tego sygnału byłaby bardzo niska.
Użytkownika nie interesuje jedynie częstotliwość minimalna i maksymalna, lecz także cała gama częstotliwości pośrednich. Można odczytywać co drugą próbkę, co trzecią i tak dalej. Niestety, skok częstotliwości jest równy częstotliwości minimalnej.
Generatory fabryczne z powodzeniem generują sygnał o częstotliwości zadanej z precyzją rzędu mHz lub lepszą. Można sobie poradzić z tym problemem na dwa sposoby. Pierwszy z nich to zwiększenie liczby próbek np. do 300 milionów. Wtedy krok regulacji częstotliwości wyniesie 1 mHz, za to potrzebna będzie olbrzymia pamięć na tak liczny zbiór próbek. Drugą opcją jest podział przez liczbę niecałkowitą – tej metody użyto w prezentowanym generatorze.
Przy użyciu mikrokontrolera o architekturze 32-bitowej to zadanie zostaje znacznie uproszczone. Jeżeli do zaadresowania jest 256 próbek, wówczas wystarczy do tego tylko 8 bitów. Pozostałe 24 bity rejestru akumulatora fazy to „część ułamkowa”.
W ten sposób, w pamięci nadal można przechowywać 256 próbek. Przetwornik ma rozdzielczość 12 bitów, zatem próbki są 2-bajtowe – wymagane jest tylko 512 bajtów.
Sygnał na wyjściu przetwornika C/A jest aproksymowany za pomocą przebiegu schodkowego. Należy go odfiltrować za pomocą dolnoprzepustowego filtru regeneracyjnego, aby uzyskać zeń sygnał pożądany. W jego widmie jest wiele częstotliwości harmonicznych, w tym składowa sygnału użytecznego oraz składowa o częstotliwości równej częstotliwości próbkowania. Założono, że maksymalna częstotliwość wytwarzanego sygnału to 40 kHz, natomiast częstotliwość próbkowania wynosi 300 kHz. Charakterystyka amplitudowa filtru w paśmie przepustowym powinna być możliwie płaska. Jednocześnie tłumienie częstotliwości próbkowania powinno być jak najsilniejsze. Są to bardzo rygorystyczne wymagania, których jednoczesne spełnienie nie będzie łatwe.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
