Генериране на АМ сигнал със синтезатор AD9851

[ahedproductions]

Здравейте колеги!
Реших да споделя своя опит от създаването на маломощен източник на стабилен амплитудно модулиран сигнал с помощта на директен цифров синтез. Въпросната интегрална схема има АЦП с комплементарни токови изходи, чиито изходен ток се регулира с външен резистор. Това ни позволява не само да комбинираме двата изхода с трансформатор, за да получим симетричен спрямо земята сигнал, но и да го модулираме амплитудно, изменяйки стойността на резистора. Методът е описан в апнот на Аналог с номер 423 - http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/AN-423.pdf .
За начало си закупих една платка от ибей - DDS модул с AD9851 (около 12$). Модулът е по класическа схема, включваща 70МХц високочестотен филтър (7 ред Кауер) за премахване на висшите хармонични (яко безмислен!) и верига за формиране на правоъгълни импулси. И двете са ми ненужни за АМ - филтърът е твърде високо по честота, а правоъгълните импулси само ще ми цапат сигнала. За това ги почистих от платката и направих място за други неща.

По-долу може да видите двете схеми - след и преди преработката. Горе е финалния вариант.

Ето и схемата на филтъра, който изчислих с A.A.D.E. Filter Designer 4.0

Трансформаторът е Т1-6Т на Mini Circuits - http://217.34.103.131/pdfs/T1-6T-KK81.pdf , но може да си навиете ваш на феритно пръстенче без проблеми. Аз мисля да ползвам този генератор до 30 МХц и за това съм сложил толкова широколентово паяче. Иначе за ДВ и СВ става лесно.
Усилвателят е MMIC интегрална схема на Mini Circuits - GALI6+ - http://217.34.103.131/pdfs/GALI-6+.pdf
Сложих и един процесор PIC16F88, който да събужда синтезатора и да му задава честота (страшно простичък проект - http://www.kr1st.com/serialdds.htm , управлява се през сериен порт), в случая 1.2МХц.

Върху синтезатора съм сложил радиатор, от който определено има нужда по принцип. Филтърът е на сменяемо модулче върху цокъл за интегрална схема, за да може да го сменям при нужда с друг диапазонен. Усилвателчето е отдолу на платката, компонентите отгоре са свързани с него. Трансформаторът е запоен направо върху два пада за резистори, които премхнах от платката и за изходната рейка. Между изходните крачета има SMD  резистор 50 ома за терминиране на трансформатора.

Това са двата потенциометъра за регулиране - десния е входно ниво звук, а левия е постояннотоково ниво на гейта на транзистора. С него регулираме нивото на носещата. В ляво долу се вижда процесорът.

Генерираната носеща след фитърът и усилвателя (без товар!)

100% модулация! Красота! Иска ми се да го видя на спектър анализатор...

И бюрцето при теста.
Тъй като правих схемата за всякакви честоти от 100кХц до 30МХц използвах такъв трансформатор и такъв изходен усилвател. Има много варианти за опростяване и поевтиняване на схемата, въпреки че трансформаторът е еквивалентен за 8$/5 броя от ибей а усилвателя е демо - пратиха ми 5 бройки ей така. Може да се навие трафче за 10 минути върху едно пръстенче, например Т50-2. А изходното стъпалце може да се изпълни дори и с 2N2222, например така - http://www.pongrance.com/dds-buffer-sch.jpg . Прослушах схемката на няколко радиоприемника и качеството е перфектно!
Поздрави!
Билян 

П.П. За феновете на 50-тте ома - при 50 товар схемката дава 400мВ, или 1.6мW. Следват усилвателни стъпала, може би едно с 2N3886? Входното НЧ напрежение е някъде 240 миливолта.

[ahedproductions]

Пробвах дали мога да бутна лампа със синтезатора - и още как! Преди време правих експерименти с метален пентод 6П9 като предусилвателна лампа преди Г-807 или ГУ50. Остана ми едно конструктивно блокче, с което и направих експеримент днес. Ето схемата му:

Резултатът - над 20 волта връх до връх на трептящия кръг! Повече от достатъчно за Г-807, малко слабо за двойка ГУ50 например, но може да се пробва... 300 волта са и малко множко като предусилвателка на таз ламба, нещо като 150-180 би било по-удачно в случая., но не съм сигурен още.   
 

[lz2xl]

За ГУ50 около 35 волта стига да са върху 150 ома долу толкова излиза ако са двойка със заземени решетки 6П9 е добра лампа.

[origo]

Идеята е добра, но не си я доразвил добре според мен. До колкото разбрах генерираш синусоида чрез DDS, защо тогава ще модулираш амплитудата аналогово, а не и нея цифрово от DDS-a? Така вкарваш допълнително аналогово стъпало което не ти трябва а носи своите недостатъци, а имаш DDS от където може да си подбарваш амплитудата. Е, не знам колко битов е ЦАП-а, ако е 8 битов може да се окаже малко мъничко за аудио и тогава идеята ми да се генерира изцяло цифрово АМ сигнала издиша.

[ahedproductions]

origo, моля посъветвай се с този документ - http://www.analog.com/static/imported-files/tutorials/450968421DDS_Tutorial_rev12-2-99.pdf . Освен там, тук - http://www.ni.com/webcast/75/en/ има прекрасен уебкаст по темата, интересен за гледане. Като разбереш какво е DDS, как работи и какъв е чипът, който ползвам - заповядай да го обсъдим.
 

[origo]

Да, ясно, чипа е специализиран за генериране само на синусоида и не може да се променя амплитудата. DDS иначе значи Direct Digital Synthesizer и е широко понятие включващо генериране на цифров сигнал и изработването му в аналогов вид чрез ЦАП, не изключва възможност за модулиране на амплитудата лично за мен.

[ahedproductions]

Всички DDS (Direct Digital Synthesis) чипове генерират синусоида. Амплитудата не може да се променя в цифровата част поради самия принцип на DDS генерацията - изграждане на вълна от предварително запазени в акумулаторен регистър  амплитудни стойности за даден фазов ъгъл. Амплитудата може да се "подбарва" на изхода на чипъа, в ЦАП-то, регулирайки изходния му ток. Аудиото тук няма нищо общо с генерирането на сигнала и с това колко битов е ЦАП, с него модулирам токът на ЦАП-а. И не, нямам "аналогово стъпало" в системата, имам съпротивление, управлявано с напрежение, което не внася никакви недостатъци.
Не ти ли е любопитно как работи DDS-a? Ако имаш проблем да го разбереш - аз съм насреща! Ако ти е интересно мога да дам едно рамо с експериментиране. Заповядай при мен в работата (Майчин Дом, МУ-София) в работилницата и всичко ще ти покажа.
Това, което визираш ти е синтезиране на радиосигнал радиосигнал директно в цифровия домейн, което се прави в SDТR предавателите и се осъществява чрез много мощни и бързи ЦАП чипове. Там можеш направо да си "изрисуваш" сигнала цифрово и ЦАП-то ще ти го изкара аналогово. Но това определено не правя аз с това чипе.
Въпреки сходствата двете системи се различават доста. Там има DSP чип, който извършва обработка и синтез на сигнали в цифровия домейн. Тук има просто една памет със стойностти, която въртим по-бързо или по-бавно, в зависимост от желаната честота. Е да, можем да местим и фазата цифрово, но това е. Докато в SDТR си играем с много високи скорости и капацитет за обработка, тук имаме просто един часовников механизъм, казано разговорно.
 

[origo]

Напълно ясно ми е как работи, и двете ми дипломни работи са свързани с цифровата техника, FPGA и обработка на сигнали, мислех че има възможност да се променя амплитудата с някакъв коефициент но уви. И разредността на ЦАП има общо, ако имаш малка разредност, и теоретично генерираш АМ цифрово ще имаш ниска динамика на аудиото, което за АМ едва ли обаче ще е проблем над 10 бита.

[ahedproductions]

 

[ahedproductions]

Днес изпробвах една стара, но изпитана схема на предусилвателно стъпало за генератора. Тъй като всеки уважаващ себе си възбудител трябва да има поне 8-10 вата изходна мощност, реших да я постигна с транзистори, вместо с лампи. Спрях се на една схема патентована през 1974 от Дейвид Нортън и Алан Подел, която използва принципът на Нортън за обратна връзка. Трансформаторът е навит за 12dB усилване, но на 1.2МХц поличух 36 пъти усилване по мощност в 50 ома товар или 15,6dB, като изходната мощност е 57,6mW. На изхода съм сложил същия филтър, който е след DDS-a, с малката разлика че на изхода си има 50 омов SMD резистор (ако не виждате товарчето ми включено преди осцилоскопа - това е причината!).
НЕ ГЛЕДАЙТЕ СТОЙНОСТТА НА НАПРЕЖЕНИЕТО НА СНИМКИТЕ - БЯХ ЗАБРАВИЛ ЗА ВКЛЮЧА ТОВАРНИЯ РЕЗИСТОР! Реалната стойност е 2.4V, а не 4.8V както е на снимките. Но пък формата е същата.





 

[ahedproductions]

Поредния ъпдейт! Вече имам работещ АМ възбудител с изходна мощност 10Wp (2.5W носеща). Крайното стъпало е изпълнено в режим AB с транзистори IRF830. Изходния филтър е Чебишев, от пети ред, на -30дБ @ 2.14МХц, който изчислих със A.A.D.E. Filter Designer 4.0, като използвах готово дросели по 5uH. Оригиналния дизайн на стъпалото (http://www.cqham.ru/PA_IRF510.htm) иамше два големи недостатъка. Първо, налагаше да се използват мачнати транзистори, което за ВЧ е по-лесно да се каже, от колкото да се направи. По тази причина разделих веригите за преднапрежението за двата транзистора. Второ, използваха се IRF510, транзистори, които са толкова мързеливи и с огромен входен капацитет, че не стават за нищо ВЧ като хората. Смених и предложените феритни ядра тип FT50-43 с по-големи и нискочестотни (изкорубени от импулсно захранване  ). Резултатът е доста добър! За захранване използвам 13.5 волта от китайско импулсно 8А. Нямам шумови грижи с него, всичките стъпала са грижливо развързани по ВЧ.



И гълтаме колко точец...? 1А, около 13 вата. Това прави около 60% КПД, ако не бъркам сметките ( съвсем вероятно! )

 

[lz2xl]

Тук не съм много съгласен с теб IRF510 има входен капацитет 135 пф,изходен 80 пф. IRF830 има 610 пф. входен и120 пф.изходен капацитет.Само че е по високоволтов.При мен същото стъпало работи вече няколко години на 18 волта и няма проблеми с 21 и 28 мхц.12 волта е критичния минимум и по калпавите китайци не се държат добре там Това забелязах след като му сложих транзистори IRF510 от Елимекс Има нещо друго при тебе.Моето е това.Около 150-200 мвт на входа го разклащат на 3-4 ампера при 18 волта.На изхода излиза грубо казано около 20-25 вата.

[ahedproductions]

Ммм. А защо си мислех, че е по-голям капацитета... каквато и да е била причината, 380 работи много по-добре на 1.2МХц, от колкото 510. Може и да са били китайски, не зная, не можех да ги бутна - като тухли бяха. Имах 380, сложих и грейна. Мерси за инфото все пак! Мисля да вдигна захранващото до 15.6, захранването се регулира. Само ще сменя bias резистора на GALI-то в DDS-a, че ще му дойде много точеца. Аз не гоня повече от 10 вата пик в случая.

[origo]

То най-важен е проходния капацитет, а не входния или изходния. Защото проходния с ефекта на милер се увеличава многократно и може да се окаже решаващ в случая, а входния да остане „пренебрежим“.

[lz2xl]

Проходния капацитет и на двата е около 10 пф,там няма разлика.Индуктивността на дрейна и на двата е идентична.По тия показатели нямат разлика.Входния капацитет има много голямо значение понеже има пряко участие в Ri на стъпалото.Изходния има значение като тоя в случая за честоти над 15-20 мхц.При мен има значение понеже влиза в сметката за изходния филтър.

За тия усилватели е много важен началния ток.За IRF510 около 80-120 ma.За IRF830 не знам,те са по високоволтови.За ниски честоти тия ферити който си сложил са добри.При мен обаче не се получи с ферити над 1500-2000 мю.FT 50-43 имаше на изложението в Казанлък.Такива ползвам някъде около 800-1000 мю.