25. júla 2014

DDS generátor z Číny

OM0XA

Nedávno som potreboval na jednu aplikáciu generátor funkcií (nesprávny, no používaný názov “funkčný generátor”). Na eBay.co.uk som pozrel ponuku čínskych súdruhov a experimentálne kúpil jeden z ponúkaných.

Kúpiť sa dá napr. cez tento link:
https://www.ebay.co.uk/itm/1x-DDS-Function-Signal-Generator-0-50MHz-DDS-signal-source-DDS-Module-AD9851-/151254816780?pt=UK_BOI_Electrical_Test_Measurement_Equipment_ET&hash=item23377d580c

Ceny sa pohybujú medzi 23 až 33 GBP. Generátor je osadený známym DDS čipom AD9851 od Analog Devices. Riadenie zabezpečuje mikroprocesor 89C51, čo ma prekvapilo, keďže tento typ procesoru je už trochu nemoderný, ale v tomto prípade postačuje.

Balík prišiel klasicky o mesiac a obsahoval: samotný modul generátora, kábel s krokosvorkami na jednom konci a BNC konektorom na druhom konci, a spínaný zdroj – adaptér na napájanie modulu s menovitým napätím 9V a prúdovým zaťažením 1A. Bohužiaľ vidlica na zdroji nebola európska, ale čínska, čo vyžadovalo okamžitý zásah, tzn. rozobratie adaptéra a pripojenie flexošnúry. V balíku nebol žiaden návod na použitie.

Samotný modul pozostáva zo základnej dosky a dispeja 2×16 znakov. Na základnej doske je aj napájací konektor, 50 ohmový BNC konektor pre výstupný signál, prepínač tvaru signálu obdĺžnik/sínus a 4 mikrotlačidlá. Ich funkcie v poradí z ľava sú:
1. prepínanie číselného rádu frekvencie, pričom sa začína na úrovni jednotiek Hz
2. zvyšovanie číselnej hodnoty na aktuálnej pozícií
3. znižovanie číselnej hodnoty na aktuálnej pozícií
4. potvrdenie nastavenej hodnoty frekvencie

Generátor neumožňuje generovať iné typy signálu iba SÍNUS a OBDĹŽNIK, čo považujem za nevýhodu, no je možné dodatočne zmeniť ovládací program v mikroprocesore a tým rozšíriť funkcie modulu. Rozsah pracovných frekvencií je 1Hz až 50MHz pre sínusový signál a 1Hz až 9MHz pre obdĺžnik. Keďže popisy ovládacích prvkov na DPS sú po čínsky, ich funkcie som musel zistiť experimentálne.

Zaujímavejšie to bolo po pripojení generátora na osciloskop. Nasledújúce obrázky prezentujú výstupný signál pre jednotlivé tvary a frekvencie signálov. Všímal som si hlavne výstupné napätie Vpp (špička-špička), DC ofset spodnej hrany signálu, frekvenciu a tvar sinusoidy s ohľadom na harmonické skreslenie a pri obdĺžniku “pravouhlosť”.
V ideálnom prípade by mal byť DC ofset nulový, teda spodna hrana signálu by mala byť na úrovni 0V a Vpp by malo byť pre sínus 1V a pre obdĺžnik 5V.

Výsledky meraní

Obdĺžnik

Obdĺžnik f=1Hz

Obdĺžnik f=10Hz

Obdĺžnik f=100Hz

Obdĺžnik f=1kHz

Obdĺžnik f=10kHz

Obdĺžnik f=100kHz

Obdĺžnik f=1MHz

Obdĺžnik f=2MHz

Obdĺžnik f=4MHz

Obdĺžnik f=7MHz

Obdĺžnik f=8MHz

Obdĺžnik f=9MHz

Vidno, že tvar signálu sa už od frekvencie 10kHz začína kaziť, no je ešte stále relatívne pekný, no frekvencie rádovo jednotiek MHz sa už od ideálneho obdĺžnika značne líšia. Čo sa týka Vpp a DC ofsetu, hodnoty sú v poriadku. Problém nastáva pri frekvenciách nad 8MHz, kedy už vypadávajú jednotlivé impulzy a nad 9MHz už výstupný signál nie je žiadny.

Sínus

Sínus f=1Hz

Sínus f=10Hz

Sínus f=100Hz

Sínus f=1kHz

Sínus f=10kHz

Sínus f=100kHz

Sínus f=1MHz

Sínus f=2MHz

Sínus f=4MHz

Sínus f=7MHz

Sínus f=10MHz

Sínus f=20MHz

Sínus f=30MHz

Sínus f=40MHz

Sínus f=50MHz

Sínus f=50MHz bez DC zložky

Priblížne do frekvencie 2MHz je všetko v poriadku, signál je, ako má byť. Nad touto frekvenciou sa postupne začína zmenšovať amplitúda signálu a narastať jednosmerný posun. Pri 50MHz, je už DC posun spodku sinusu okolo 0.5V a Vpp iba okolo 100mV. Navyše aj tvar sinusoidy pri frekvenciách rádovo desiatok MHz už nie je taký čistý, čo má za následok zvýšenie úrovne spektrálneho šumu.

Záver

Modul, vzhľadom na jeho nízku cenu a kompaktnosť môže byť užitočným pomocníkom, hlavne v oblasti nižších frekvencií. Trochu chýbajú iné tvary signálov, no reálne tieto, ktoré generátor produkuje sú najčastejšie používané. Pre kutilov, ktorí majú čas, je tu priestor na napísanie nového riadiaceho kódu do mikroprocesora, čím by sa dali vlastnosti tohto DDS generátora vylepšiť.

Ako sa vám páčil tento článok?