В. ТУРЧАНИНОВ. Синтезатор частоты 1 Гц…1 ГГц на микроконтроллере PIC18F252-I/SP и модуле Si5351A (v.3.0).

Синтезатор имеет два режима работы. Режим генераторов: — синтезатор частоты VHF1 с функцией sweep; — синтезатор частоты VHF2 с выходным делителем частоты 10, 100, 1000 или 10000; — синтезатор частоты UHF1 с функцией sweep; — синтезатор частоты UHF2 с функцией sweep; — тестовый режим; — генератор одиночного импульса (таймер); — два генератора пакета импульсов; — генератор ШИМ; — генератор псевдослучайных чисел. Измерение параметров цифрового сигнала: — измерение частоты периодического сигнала; — измерение длительности импульсов высокого и низкого логического уровня; — счёт импульсов.

Основные технические характеристики и основные функции: 

Синтезатор частоты имеет пять выходов и один вход.. Выход VHF1 имеет независимую установку частоты в пределах 10 кГц…250 МГц. Также выход VHF1 имеет возможность перестройки частоты (sweep) в диапазоне частот: — 10…250 МГц с дискретностью 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц, 100 кГц; — 1…9,99999 МГц с дискретностью 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц; — 100…999,999 кГц с дискретностью 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц; — 10…99,9999 кГц с дискретностью 0,1 Гц, 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц. Установка частоты на каждом выходе модуля синтезатора с ошибкой 0 ppm. Малый джиттер выходного сигнала, типовое значение < 70 пс. Изменение частоты без выбросов на выходе. Амплитуда напряжения на выходе — 3,2 В. Нестабильность частоты в интервале температуры 15…25 о С — 2•10–7 . Режим sweep имеет 100 шагов перестройки и две скорости перестройки — 1 с на шаг (медленная, для исследования узкополосных цепей), 10 мс на шаг (быстрая, для исследования обычных цепей). Выход VHF2 имеет независимую установку частоты в пределах 10 кГц…250 МГц. Частота на выходе OUT/D равна частоте выхода VHF2, делённой на 10, 100, 1000 или 10000 (при условии, если частота на выходе VHF2 не превышает 100 кГц). Выходы VHF1 и VHF2 имеют независимую установку тока (0, 2, 4, 6 или 8 мА) и инверсии сигнала. Погрешность установки частоты (определяется разрядностью индикатора): — в диапазоне 10…99,9999 кГц равна 0,1 Гц; — в диапазоне 100…999,999 кГц равна 1 Гц; — в диапазоне 1000…9999,99 кГц равна 10 Гц; — в диапазоне 10000…250000 кГц равна 100 Гц; — выходное сопротивление выходов VHF1 и VHF2 50 Ом; — выход UHF1 имеет независимую установку частоты в пределах 200…600 МГц с дискретностью 1 кГц. Также выход UHF1 имеет возможность перестройки частоты (sweep) в диапазоне частот 200…600 МГц. Выход UHF1 имеет установку уровня выходной мощности в пределах 0…–21 дБ с дискретностью –3 дБ, имеет два вида модуляции OOK (амплитудно-импульсная) или FSK (частотно-импульсная) от внутреннего источника частотой 1 кГц или от внешнего источника. FSK имеет семь значений девиации частоты — 30, 60, 90, 120, 150, 180 и 210 кГц для частоты 435 МГц. Девиация частоты зависит от частоты на выходе и рассчитывается МК с индикацией на ЖКИ. Режим sweep имеет 200 шагов перестройки при узкой полосе сканирования и 3500 шагов перестройки при широкой полосе сканирования. Шаг выбора частоты сканирования при узкой полосе равен 100•df. Скорость перестройки — 1 мс на шаг. Шаг сканирования (df) — 2,5 кГц для выходной частоты 435 МГц. Для другой выходной частоты шаг сканирования будет иным и рассчитывается МК с индикацией на ЖКИ. Длительность перестройки при узкой полосе равна 0,2 с, при широкой — 3,5 с. Выход UHF2 имеет независимую установку частоты в пределах 500…1000 МГц с дискретностью 1 кГц. Также этот выход имеет возможность перестройки частоты (sweep) в диапазоне частот 500…1000 МГц. Выход UHF2 имеет установку уровня выходной мощности в пределах 0…–21 дБ с дискретностью –3 дБ, имеет два вида модуляции OOK (амплитудно-импульсная) или FSK (частотно-импульсная) от внутреннего источника частотой 1 кГц или от внешнего источника. FSK имеет семь значений девиации частоты — 30, 60, 90, 120, 150, 180 и 210 кГц для частоты 870 МГц. Девиация частоты зависит от частоты на выходе и рассчитывается МК с индикацией на ЖКИ. Режим sweep имеет 200 шагов перестройки при узкой полосе сканирования и 3500 шагов перестройки при широкой полосе сканирования. Шаг выбора частоты сканирования при узкой полосе равен 100•df. Скорость перестройки — 1 мс на шаг. Шаг сканирования (df) — 5 кГц для выходной частоты 870 МГц. Для другой выходной частоты шаг сканирования будет иным и рассчитывается МК с индикацией на ЖКИ. Дополнительные функции 1. Тестовый режим: на выходе OUT/D формируются прямоугольные импульсы с частотой 1 МГц, 100 кГц, 10 кГц, 1 кГц, 100 Гц, 10 Гц или 1 Гц и уровнем цифровой логики. Погрешность установки частоты не превышает 0,001 %. Выбор частоты производится нажатием на кнопку RANGE. 2. Таймер: на выходе OUT/D формируется прямоугольный импульс длительностью от 1 мкс до 100 с с шагом установки 1 мкс (в интервале до 10 мс), 10 мкс (в интервале до 100 мс), 100 мкс (в интервале до 1 с), 1 мс (в интервале до 10 с) и 10 мс (в интервале до 100 с). Импульс может быть сформирован лог. 1 (H) или лог. 0 (L). Запуск таймера может быть ручной (кнопкой START) или внешним импульсом по входу IN. При внешнем запуске есть возможность сделать задержку запуска в пределах 5 мкс…10 с по фронту синхроимпульса на входе. Задержка запуска имеет два интервала: 5 мкс…10 мс (шаг установки 1 мкс) и 0…10 с (шаг установки 1 мс). 3. Генератор пакета импульсов: на выходе OUT/D формируется пакет прямоугольных импульсов длительностью от 3 мкс до 65535 мкс, паузой между импульсами от 3 мкс до 65535 мкс и числом импульсов от 1 до 65535. Дискретность установки равна: для длительности импульса—1 мкс, для числа импульсов — 1 импульс. Установка параметра производится нажатием на кнопку RANGE или SETTING. Запуск производится кратковременным нажатием на кнопку START. В этом режиме прибор может работать как генератор непрерывных импульсов. Для этого необходимо установить число импульсов, равное нулю (Np = 0). Запуск генератора может быть ручным (кнопкой START) или внешним импульсом по входу IN. 4. Генератор пакета импульсов разной длительности (длительность каждого импульса и пауза после него устанавливается на каждый импульс индивидуально): на выходе OUT/D формируется пакет прямоугольных импульсов длительностью от 3 мкс до 65535 мкс, паузой между импульсами от 3 мкс до 65535 мкс и числом импульсов от 1 до 32. Выбор параметра производится длительным нажатием на кнопку START. Дискретность установки длительности импульса — 1 мкс, числа импульсов — 1 импульс. Установка параметра производится нажатием на кнопку RANGE или SETTING. Запуск производится кратковременным нажатием на кнопку START. Запуск генератора может быть ручной (кнопкой START) или внешним импульсом по входу IN. 5. Генератор импульсов с широтно-импульсной модуляцией: на выходе OUT/D формируются прямоугольные импульсы частотой 1,558 кГц и длительностью импульса от 1/255Т до 244/255Т, где Т — период импульсов. Установка параметра производится нажатием на кнопку RANGE или SETTING. Запуск производится нажатием на кнопку START. 6. Генератор импульсов с псевдослучайной последовательностью: на выходе OUT/D формируются прямоугольные импульсы с псевдослучайной последовательностью частотой около 4 кГц. Запуск и остановка производится нажатием на кнопку START. Измерение параметров цифрового сигнала Диапазон измерения частоты входного сигнала — 1 Гц…30 МГц. Погрешность измерения частоты не превышает 0,001 %. Интервал измерения длительности импульсов лог. 1 и лог. 0: 1 мкс…1 с (по входу IN при входной частоте до 10 кГц). Погрешность измерения — ±1 мкс; 10 нс…100 мкс (по входу IN при входной частоте от 10 кГц до 30 МГц). Погрешность измерения в интервале 10…1000 нс — ±5 нс, в интервале 1…100 мкс — не превышает 2…5 %. Счёт импульсов в интервале от 1 до 100000000 при длительности входного импульса более 20 нс и паузы между импульсами более 20 нс. Выход OUT/D — универсальный, используется как вход внешней модуляции, как выход делителя частоты и как выход генератора импульсов. Он имеет уровень цифровой логики. Выходное сопротивление — около 1 кОм. Входное сопротивление — около 10 кОм. Цифровой вход IN используется для внешнего запуска генератора импульсов и имеет уровень цифровой логики. Входное сопротивление — 10 кОм. Прибор имеет один вход IN, пять выходов OUT/D, VHF1, VHF2, UHF1 и UHF2. Индикация ЖКИ — англоязычная. При отключении прибора все установки сохраняются в энергозависимой памяти. Питание прибора осуществляется напряжением 9…12 В постоянного тока. Потребляемый ток — 250 мА.