Простой, универсальный синтезатор на Si5351 до 160 МГц.

Si5351A — это генератор с тремя независимыми выходами, которые могут генерировать каждый отдельный сигнал от 8 кГц до 160 МГц. Чип SiLabs Si5351А является двоюродный братом известного и популярного Si570 , но гораздо меньше, и на много дешевле. В отличие от Si570 , Si5351A не имеет кварцевого кристалла внутри. Опорная частота может быть 25МГц или 27МГц. Может быть использован как кварцевый генератор или кварцевый резонатор. Si5351A, которая использует интерфейс I2C легко использовать с микроконтроллером Arduino. Все эти особенности, вместе с библиотекой программного обеспечения позволяют легко и быстро настроить Si5351A для использования в вашем следующем проекте в соответствии с вашими потребностями. Три независимых выхода идеально подходят для использования в качестве ГПД (VFO) в супергетеродине или трансивере. Маленький шаг настройки 1 Гц и большой диапазон частот делают его отличным выбором для таких проектов как приемники, трансиверы, техника прямого преобразование или SDR-техника, антенный анализатор, генератор сигналов или тактовый генератор. Дополнительный TCXO делает Si5351A особенно полезным в тех случаях, когда требуется высокая стабильность, необходимых, например, в передатчике WSPR или QRSS.

Предлагаемый синтезатор предназначен для использования в простых самодельных приемниках, трансиверах с кварцевым фильтром, в технике прямого преобразования, SDR — технике, где условием для их работы является удвоение или учетверение (Х2, Х4) частоты на выходе синтезатора. Причем для премо — передающих устройствах с одной ПЧ в районе 9МГц (может быть любая), нужные частоты «опоры» «снимаются» с дополнительного выхода Si5351. Что дает возможность отказаться от классических кварцевых опорных гетеродинов с подстраивающими частото — сдвигающими контурами, конденсаторами для выбора нужной боковой полосы. И при минимальных (никаких) знаниях пользователь сам может поменять, подстраивать их значения.

Так же не составит особого труда выбрать нужный для пользователя режим работы синтезатора.

1. Классический вариант с одним ПЧ и с опорой на борту.
2. Прямой выход. Синтезатор используется как генератор до 160 МГц.
3. Частоты на выходе синтезатора, умноженная на четыре . Для техники ПП, SDR.
4. Частоты на выходе синтезатора, умноженная на два . Для техники ПП, SDR.

В синтезаторе предусмотрено включение/выключение PRE/ATT (УВЧ, АТТ) по кругу с помощью одной кнопки. Так же планируется дешифратор для коммутации полосовых фильтров. Пока диапазоны уточняются. Схема и некоторые фото ниже.

Универсальный синтезатор частоты.

После публикации в схемы простого синтезатора частоты для УКВ радиостанции автор получал много просьб об изготовлении синтезатора на частоты 30-50 МГц. В данной статье описан синтезатор, который может быть с успехом применён в СВ - станциях, станциях типа "Лён" и др.Синтезатор предназначен для применения в радиопередающих устройствах в диапазоне 20000-65535 кГц с частотой ПЧ от 400 до 22000 кГц. Шаг сетки частот составляет 5 кГц.Есть возможность сканирования частот во всём рабочем диапазоне в режиме приёма.Напряжение питания синтезатора составляет 8…15В, ток потребления не более 50 мА.

Уровень высокочастотного сигнала на выходе синтезатора на нагрузке 50 Ом составляет не менее 0.1 В. Имеется три ячейки памяти. Частота синтезатора в режиме приёма выше, чем частота передачи на значение установленной промежуточной частоты.Управление микросхемой синтезатора осуществляется с помощью микроконтроллера AT90S1200. Индикация частоты производится с помощью ЖКИ индикатора, применяемого в импортных телефонах и АОНах.

При подаче напряжения питания синтезатор сразу начинает работу на частоте, записанной в 1-й ячейке памяти. На индикаторе отображается частота, на которой синтезатор будет работать в режиме передачи. Каждое нажатие на кнопку UP или DN приводит к смещению рабочей частоты на 5 кГц вверх или вниз. При нажатии на кнопку SCAN включается режим сканирования. Сканирование производится во всём диапазоне рабочих частот.Сигналом остановки сканирования служит уровень логического нуля, поданный на вывод "SCAN " микроконтроллера. Оптимальным образом для этой цели послужит ключ с открытым коллектором, поскольку выводы микроконтроллера, настроенные на ввод, притянуты к положительному источнику питания с помощью внутренних резисторов.При появлении в канале несущей сканирование приостанавливается и возобновляется через несколько секунд после её пропадания. Для выхода из режима сканирования достаточно нажать на одну из кнопок UP, DN, SCAN.Для перехода на частоту, записанную в одной из ячеек памяти, необходимо нажать на соответствующую кнопку 1….3. Для записи частоты в ячейку памяти необходимо набрать на индикаторе значение частоты, нажать кнопку с номером ячейки и, не отпуская, кнопку SAVE. При выключении питания информация, записанная в ячейках памяти, сохраняется.

Электрическая принципиальная схема синтезатора приведена на рис.1.

Путём перепрограммирования синтезатора с клавиатуры можно изменить его границы перестройки. Для корректировки нижней границы перестройки нужно нажать на кнопку «1» и подать напряжение питания. На индикаторе отобразится записанное ранее значение и цифра «1» в левой части индикатора. Кнопками «UP» или « DN» выставляют новое значение. Для записи в память необходимо нажать «1» , и, не отпуская её, «SAVE». После этого синтезатор необходимо отключить.

Для установки новой верхней границы включают синтезатор при нажатой кнопке «2».Новое значение граничной частоты набирают так же, как и нижнюю. Запись в память – нажатие «2», и не отпуская, «SAVE». Установка частоты ПЧ производится аналогично, при нажатии кнопки «3».

Границы диапазона синтезатора нужно устанавливать внимательно. При некорректном вводе(например, нижняя граница выше, чем верхняя) синтезатор будет работать неправильно. Кроме того, сумма верхней границы частоты синтезатора и частоты ПЧ не должна превышать 81915 Кгц. После новых значений нужно включить синтезатор и с помощью кнопок UP, DN или SCAN добиться того, чтобы частота установилась в рабочих пределах и занести в первую ячейку памяти значение, которое будет устанавливаться при включении синтезатора. Также нужно занести корректные значения во вторую и третью ячейки.

В. Гавриленко

В настоящее время промышленность выпускает , в которых реализован метод прямого или косвенного синтеза. Сущность прямого синтеза заключается в получении необходимой частоты путем выполнения операций умножения и деления частот гармонических составляющих высокостабильной частоты опорного генератора. При косвенном синтезе , управляемого напряжением (ГУН), уменьшается делителем с переменным коэффициентом деления (ДПКД) в требуемое количество раз. С выхода делителя частота подается на один из входов частотно-фазового детектора, на другой вход которого поступает сигнал с частотой, равной шагу изменения частоты синтезатора, полученной из частоты опорного генератора. Выходной сигнал частотно-фазового детектора проходит через (ФНЧ) и управляет частотой ГУН. Последняя изменяется до тех пор, пока частота на выходе ДПКД не станет равна шагу изменения частоты синтезатора и не достигает заданного значения, определяемого коэффициентом деления.

Большинство описанных методов хотя и дают возможность получать высокостабильные частоты, но обладают недостатками, практически не позволяющими основной массе радиолюбителей конструировать такие . И прежде всего это сложность реализации подобной конструкции из-за трудоемкости настройки, наличия большого количества фильтров, моточных изделий. Прибор, которого описана ниже, разработан по методу цифрового синтеза и свободен от этих недостатков.

Для пояснения метода цифрового синтеза вспомним, как работает частоты. Для преобразования аналогового сигнала синусоидальной формы в дискретный через определенные интервалы времени берутся выборки этого аналогового сигнала. Другими словами, мгновенное значение сигнала измеряется в момент выборки и преобразуется в цифровой код (число). Затем сигнал последовательности чисел с аналогоцифрового преобразователя (АЦП) подается на цифро-аналоговый (ЦАП), который преобразует числа в соответствующий уровень напряжения. Для «сглаживания» ступенек, образующихся при смене чисел, сигнал с выхода ЦАП подается на (ФНЧ). В процессе цифрового синтеза осуществляется по сути дела операция, обратная той, которая происходит в АЦП. В результате формируется последовательность импульсов напряжения, величины которых равны мгновенному значению синтезируемого сигнала, соответствующего данному значению текущей фазы. Эти импульсы подаются на ФНЧ, формирующий синусоидальную форму синтезируемого сигнала. Для упрощения фильтра количество импульсов на период частоты синтезируемого сигнала выбирается не менее пяти.

Накопитель фазы D1 представляет собой многоразрядный накапливающий двоичный , на вход которого подается число К, определяющее синтезируемую частоту. Содержимое накопителя увеличивается на величину К через интервалы времени, равные периоду частоты генератора опорной частоты. Двоичные числа на выходе накапливающего сумматора изменяются циклически от нуля до N - емкости накапливающего сумматора и соответствуют изменению текущей фазы от нуля до 360°. За время цикла формируется один период синтезируемой частоты. Чем больше число К, тем короче время цикла и, следовательно, короче период синтезируемой частоты. Изменяя это число, можно менять и синтезируемую частоту.

Двоичные числа, определяющие момент выборок на периоде синусоидального колебания, подаются с накопителя фазы на вычислитель мгновенных значений D2, в качестве которого используется постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), где записаны заранее вычисленные значения выборок. Числа с выхода ПЗУ для преобразования в аналоговую форму подают на ЦАП. Оттуда сигнал поступает на ФНЧ U1, на выходе которого образуется выходной сигнал синтезатора.

Синтезируемую частоту определяют как / = КА/, где Af=fo/N - шаг изменения частоты синтезатора. При этом период частоты на выходе синтезатора формируе?ся по N/К выборкам. Емкость накапливающего сумматора N = 2 n , где п - количество его двоичных разрядов. Задаваясь максимальной синтезируемой частотой и шагом изменения частоты, можно по приведенным выше формулам рассчитать частоту опорного генератора и количество разрядов в накапливающем сумматоре.

Содержимое ПЗУ вычисляется по формуле

где entier(x)-целая часть числа X; т - адрес ПЗУ, который изменяется от нуля до 511.

Вычисленные величины мгновенных значений отсчетов на четверти периода синусоидального колебания приведены для компактности в шестнадцатиричной системе счисления в таблице. При пользовании таблицей следует помнить, что в этой системе счисления символам А, В, С, D, Е, F соответствуют числа 10, 11, 12, 13, 14, 15. Два старших разряда адреса ПЗУ приведены в левом вертикальном столб-

Содержимое ПЗУ микросхемы КР556РТ5 (1/4 SIN)

це, младший разряд в первой строке таблицы. Для примера определим содержимое ячейки ПЗУ с адресом 254. Этот адрес в шестнадцатиричной системе счисления записывается как FE. На пересечении строки F и столбца Е записано ВЗ, что соответствует числу 179 в десятичной системе счисления. Следовательно, по адресу 254 ПЗУ записано число 179.

Как уже упоминалось, синтезируемая частота задается восемнадцатиразрядным двоичным числом К. Так при К= 1 частота на выходе синтезатора равна 0,1 Гц, а при 7(=200 000 - 20 кГц. На рис. 3 показана задания частоты. Для удобства пользования синтезатором и упрощения индикации частоту в синтезаторе устанавливают с помощью шести переключателей ПП10-хВ. Каждый переключатель имеет десять положений (от нуля до девяти), и в его окне видна только одна цифра, соответствующая данному положению. Сигнал на выходах каждого переключателя (выводы А, В, О, Е) представляет собой четырехразрядное двоичное число, а на выходах всех переключателей - значение частоты в двоично-десятичном коде. Для управления частотой синтезатора двоично-десятичный код, набранный с помощью переключателей, необходимо преобразовать в двоичный. Это делают , выполненный DD1, DD2, DD7, DD8, DD13, DD14, двоичный счетчик DD4, DD10, DDI5, а также регистры DD5, DD6, DDI1, DD12 и DD16. На микросхеме DD3 выполнен тактовых сигналов. Для того чтобы процесс преобразования двоично-десятичного кода в двоичный на самой высокой частоте не превышал одной секунды, выбрана равной 400…500 кГц.

31-й и 32-й выставок творчества радиолюбителей /Сост. В. М. Бондаренко.- М.: ДОСААФ, 1989,- 112 с., ил.

Кедов Александр, г.Омск

В ашему вниманию предлагается синтезатор частот для вещательного приёмника 87,5-108МГц, выполненный на микроконтроллере ATMEGA16 и микросхеме LC72131 с индикацией на ЖК-дисплее WH1602B. Внимание! Токоограничивающий резистор подсветки устанавливать на плате индикатора. Напряжение питания синтезатора - 12В, шаг сетки частот - 100 кГц, промежуточная частота: +10,7МГц. Имеется вариант прошивки для LM7001.

Для просмотра схемы кликните левой клавишей мышки

С интезатор имеет возможность хранения в памяти до 99 каналов, причем, если занесено, например, 11 каналов, то перебор производится только по ним, а оставшиеся 88 каналов игнорируются. После подачи питания первой включается станция, на которой ранее был выключен синтезатор, она находится на канале с номером 0.
Синтезатор имеет валкодерное управление и 2 кнопки MODE и MEMORY. MODE определяет режим работы: плавная настройка или перемещение по станциям, занесённым в память. Плавная настройка осуществляется как вверх, так и вниз до краёв диапазона. Перемещение по станциям, занесенным в память осуществляется как вверх, так и вниз, по кольцу. Дополнительно имеется кнопка RESET, которой производится стирание всех станций из памяти.

Д ля стирания нобходимо нажать кнопку RESET, и, удерживая её, подать питание. 0,5 сек. индикатор не будет ничего показывать (в это время идёт очистка памяти), а затем отобразится следующее: "87,5 СН:00". Для записи станций необходимо нажатием на кнопку MODE перейти в "Режим настройки" и, вращая валкодер, настроиться на желаемую станцию. После чего нажать кнопку MEMORY. При этом экран погаснет на 0,5 сек., что говорит о том, что запись в память произведена. Далее производится выбор и запоминание других желаемых станций, после чего переходят в режим "Предварительных настроек" повторным нажатием кнопки MODE. Исходник программы подробно комментирован, что позволит легко внести желаемые изменения, например, изменение границ диапазона. При желании возможна переразводка платы под контроллер ATMEGA8 (при перекомпиляции программы). Установки фьюзов для контроллера указаны в начале программы.

В качестве валкодера применен энкодер PEC-16 фирмы BOURNS или аналогичный, который вырабатывает один импульс на один щелчок. Подключение линий валкодера А и В и кнопок к контроллеру - строго по принципиальной схеме (а не по печатной плате). На печатной плате процессора имеется место для установки кварцевого резонатора, но в данной конструкции он не применяется. Тактирование процессора осуществляется от внутреннего генератора частотой 1 МГц. В качестве частотозадающего элемента в синтезаторе применён кварц с частотой 7,2Мгц. Точная установка частоты производится подбором SMD конденсаторов, подключенными к резонатору, без подстроечных элементов. Для этого на плате предусмотрены соответствующие контактные площадки.
Из конструктивных особенностей отмечу соединение процессорной платы и платы индикатора "разъём в разъём", без проводов. Для этой цели панель для контроллера установлена со стороны печатных проводников, без отверстий.

Фото отчет: