Фигова эмбеддерская жизнь без генератора синуса! Вот и я решился сделать себе такой девайс.

Сначала хотел на atXmega сделать – там есть суперский такой 12-битный ЦАП. Посчитал, написал (вот одно из тех мест, где нужно писать на асме!), получилось, но плохо – всего 800kSps, тоесть можно рассчитывать на 100кГц синуса максимум. Не густо! Подумал я еще и прикупил ad9833.

 

 

Введение

Этот проект – один из долгоиграющих проектов. С одной стороны пришлось принять много компромиссных решений (а я жутко не люблю компромиссы 🙂 )  с другой пришлось отказаться от части задуманного, так как слишком сложно. С третей типичные дешевые отмазки – лень, и куча других дел.

Но ничего, в конце концов я его таки добил.

 

AD9833

Итак, почему именно ad9833? Тут все просто – это самый дешевый ДДС ) Ну посудите сам, 25MSps, тоесть 12.5МГц нефильтрованного синуса или 5Мгц отфильтрованного 4тым порядком. Мне показалось, что синус больше 5МГц для настройки разных поделок типа тесел, источников питания и звуковых девайсов не нужен.

У ad9833 10-битный ЦАП, а значит, максимальный сигнал/шум порядка 60дБ, но так как сигнал чисто синусоида часть шума мы можем легко отфильтровать. Попробуем выжать максимальный С/Ш на который способна микруха.

Для любознательных:
Откуда цифра 5 ? И почему 25мегасемплов на глазах таят до 5МГц синуса? Логарифмическое расстояние между 25МГц и 5МГц — log(25/5) = 0.698 Декады. Скорость спада фильтра 4 порядка – 4 * 20 = 80дБ/дек. Отсюда на 0.698 декады подавиться 56дБ шума. С/Ш ЦАПа – 60Дб, поэтому, дальше давить смысла нет, там уже шумит сам ЦАП.

 

Чего хотелось получить?

В начале у меня была как всегда куча эпических планов, часть которых будет видна на схемах. В итоге эти планы прогорели и я решил на них забить, иначе они сильно растянут этот и без того длинный проект.

Итак, хотелось:

• Синус: 0.1Гц – 5Мгц синуса 0-5в, 50Ом
• Прямоугольник – 0-5МГц, 0-12в, 50Ом

При этом на обоих должен был быть как показометр частоты, так и показометр напряжения с точностью до милливольта.

А вот, что получилось:

• Синус 10Гц – 4МГц, 0-5в, 50Ом
• Прямоугольник 0-8МГц, 0-5в, 100Ом

На показометры я решил забить.

Как видно, поменялось почти все.

 

Генератор синуса

Это место я проработал довольно хорошо – и схема и плата получились в лучших цифро-аналоговых традициях.

Посмотреть на схемоплату этого чуда можно тут:

 

Как видно, используются три земли – цифровая, смешанная и аналоговая. Высокочастотный шум, который может передаваться по сигнальным проводам отвязывается буфером на 244 микросхеме (угу, редкий изврат, чисто для прикола).

Операционники выбраны такими просто потому, что такие были.

Тот кусочек который в желтом квадратике – не собирается! Он не работает (по крайней мере, как ожидалось)! Именно из-за того, что он пожелтел, измеритель напряжения был выброшен из головы.

Эту фотку я уже показывал на форуме пару раз, но покажу еще. Это и есть генератор синуса, только без выходного разъема. (кликабельно)

Источник питания

Тут все намного проще. Сначала я долго раздумывал – делать питание двуполярным или ограничится одной полярностью. Но решил так двуполярное делать – можно использовать непосредственную связь с выходом.

Три кренки и готово! Да-да, там именно кр142енХХ стоят! Нужно-ж куда-то старье сдувать )

Если кого-то может удивить схема на трех кренках, вот она:

 

Контроллер и генератор прямоугольников

Сначала я долго думал – как-же реализовать регулировку прямоуольников? Умники советовали поставить ОУ, он я ведь знал, что можно проще! В итоге додумался до просто го переключателя! Ведь что может быть проще, чем переключать с нуля до некоторого фиксированного напряжения! Аналоговый переключатель 74hc4066 меня вполне устроил! Единственное, пришлось увеличить выходное сопротивление до 100 Ом – 50 у самого 74hc4066 и еще 50 внешних. Это чтобы не сжечь микрушку. Можно, конечно поставить переключалку покруче, но лень одолела. Тем более, не так уж это и критично!

Откуда взять напряжение для переключения? Тут нужен low-drop притом не простой, а очень хороший. Чтобы этот самый drop был не больше, скажем 100мВ. Если такие и есть в природе, то их нужно долго и нужно искать. Проще сделать самому на rail-to-rail ОУ и транзисторе.

С контроллерной частью все просто – в ход пошла старая atmega8 от эпического запаса которых пора избавляться. Она-то и генерит управление аналоговому переключателю. В отличии от режима генерации синуса, пользователь задает период, а не частоту. Так удобнее и точнее.

Посыпаем это все индикатором и энекодером, добавляем кнопочек по вкусу, разъемчиков так всяких и засовываем в корпус.

Традиционно схема и плата:

 

Софт

По большей своей части – говнокод, ведь хотелось слепить побыстрее, что и было сделано.

Софт организовывает менюшку настройки частоты. При этом разряд в котором настраивается частота можно менять кнопочками, а частоту настраивать энкодером.

Если не трогать кнопки в течении 10сек, то выбранная частота запоминается и сама включится после включения питания.

Еще есть кавайный счетчик запусков,

 

Результаты

Как и ожидалось, С/Ш порядка 60дБ, тоесть мы наткнулись на фундаментальное ограничение по возможностям ЦАП’а. На спектрограмме видно, что пролазит небольшая постоянная составляющая. Ее я уберу конденсатором.

Спектрограммы сняты звуковухой E-MU 0202USB.

Спектр для 1кГц:

 

 

Спектр для 10кГц:

 

Сигнал выглядит довольно синусоидальным, что не странно.

 

Видушник с демонстрацией. К сожалению, фотик фигово записывает видео и что написано в менюшках разобрать невозможно, извиняюсь, но перезаписывать лень.

 

 

 

Бонус

Ну и на последок – бонус. Фотография под названием “жысть эмбеддера”, кликабельно:

 

Платы

По требованию трудящихся, все платы для ЛУТа/позитивного резиста кипой:

 

Печатать как есть, верхний слой уже отзеркален.