POLITECHNIKA LUBELSKA WYDZIA ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI KATEDRA AUTOMATYKI

POLITECHNIKA LUBELSKA WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI KATEDRA AUTOMATYKI I METROLOGII PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA Programowalny generator funkcyjny z bezpośrednią syntezą cyfrową DDS Dyplomant: Piotr Chmiel nr albumu 25805 D Promotor: Dr inż. Eligiusz Pawłowski 1

CEL I ZAKRES PRACY Celem pracy jest projekt i wykonanie układu generatora funkcyjnego z bezpośrednią syntezą cyfrową wraz z jego oprogramowaniem w języku C i przeprowadzeniem badań. Zakres pracy: Opis rodzajów generatorów, Opis zagadnienia bezpośredniej syntezy cyfrowej DDS, Wybór układu DDS do realizacji generatora, Wybór mikrokontrolera AVR, Projekt i wykonanie układu generatora, Oprogramowanie urządzenia, Badanie parametrów zbudowanego generatora, Wykonanie instrukcji obsługi. 2

Zagadnienia bezpośredniej syntezy cyfrowej DDS Wybierane próbki i generowany przebieg dla słowa przestrajającego równego kolejno 1, 2 i 3 3

Zalety DDS Rozdzielczość przestrajania wynosząca mikro herce i możliwość precyzyjnego przestrajania fazy, Bardzo szybkie przestrajanie częstotliwości wyjściowej lub fazy, Cyfrowa architektura układu eliminuje potrzebę ręcznego systemu strojenia i kompensacji elementów zmieniających parametry pod wpływem dryftu temperatury lub starzenia się elementów w analogowych rozwiązaniach, Cyfrowy interfejs zoptymalizowany pod kontrolę procesora. 4

Schemat blokowy generatora 5

Wybrany układ DDS (AD 9833) FEATURES Digitally Programmable Frequency and Phase 20 m. W Power Consumption at 3 V 0 MHz to 12. 5 MHz Output Frequency Range 28 -Bit Resolution (0. 1 Hz @ 25 MHz Ref Clock) Sinusoidal/Triangular/Square Wave Outputs 2. 3 V to 5. 5 V Power Supply No External Components Required 3 -Wire SPI ® Interface Extended Temperature Range: – 40ºC to +105ºC Power-Down Option 10 -Lead MSOP Package 6

Schemat blokowy układu AD 9833 7

Miniaturyzacja obudowy 8

Wybrany mikrokontroler AVR Cechy: 8 -bitowy mikrokontroler Architektura RISC 131 Instrukcji 32 Rejestry Up to 16 MIPS przy 16 MHz 32 k. B Flash 1 k. B EEPROM 2 k. B wew. SRAM 32 linii I/O 9

Schemat ideowy – płyta główna 10

Schemat ideowy – panel przedni i zasilacz 11

Projekt PCB – płyta główna 12

Zakres badań obejmował pomiar częstotliwości, amplitudy i poziom zniekształceń nieliniowych generowanego przebiegu. Do badań zostały użyte przyrządy: -Multimetr cyfrowy HP 34401 A -Częstościomierz HP 53131 A -Oscyloskop TDS 210 -Miernik zniekształceń nieliniowych PL-T-801/-6219/E 6/M PL-644 -5075 -M PL-T-801/06219/E 6/M PZM-11 PL-P 3 -447 -E 6/ Schematy układów pomiarowych 13

Badania częstotliwości Błąd względny częstotliwości wyjściowej w funkcji generowanej częstotliwości 14

Badanie amplitudy Wykres błędu względnego amplitudy przebiegu w całym zakresie regulacji wykonany na podstawie pomiarów 15

Badanie zniekształceń nieliniowych Wykres zawartości zniekształceń nieliniowych w funkcji generowanej częstotliwości 16

Wnioski końcowe 1. Cele pracy zostały zrealizowane: zaprojektowano, zbudowano i oprogramowano generator funkcyjny oraz przeprowadzono pomiary jego podstawowych parametrów. 2. Generator zbudowano w oparciu o układ DDS typu AD 9833 oraz mikrokontroler ATMega 32. 3. Zbudowany generator jest urządzeniem rozwojowym. Dzięki sterowaniu portem RS-232 możliwe jest zautomatyzowanie pomiarów. Możliwa jest również rozbudowa oprogramowania o nowe funkcje. 4. Do zbudowanego przyrządu opracowano instrukcję obsługi. 17

Wygląd zewnętrzny generatora 18

Dziękuję za uwagę! 19