Českeacute vysokeacute učeniacute technickeacute v Praze
Fakulta elektrotechnickaacute
Katedra mikroelektroniky
Studijniacute program Komunikace multimeacutedia a elektronika
Obor Aplikovanaacute elektronika
Digitaacutelniacute generaacutetor tvarovyacutech funkciacute
Digital generator of waveforms
BAKALAacuteŘSKAacute PRAacuteCE
Vypracoval Michal Bureš
Vedouciacute praacutece doc Dr Ing Jiřiacute Hospodka
Rok 2015
Prohlaacutešeniacute
Prohlašuji že jsem svou bakalaacuteřskou praacuteci vypracoval samostatně a použil jsem pouze
podklady (literaturu projekty SW atd) uvedeneacute v přiloženeacutem seznamu Daacutele
prohlašuji že nemaacutem naacutemitek proti půjčovaacuteniacute nebo zveřejňovaacuteniacute meacute bakalaacuteřskeacute praacutece
nebo jejiacute čaacutesti se souhlasem katedry
V Praze dne 18 5 2015
Michal Bureš
Poděkovaacuteniacute
Děkuji panu doc Dr Ing Jiřiacutemu Hospodkovi kteryacute mi vyšel časově vstřiacutec a zpřiacutestupnil
mi laboratoře v zaacutevislosti na meacute potřebě Na meacute dotazy mi vždy odpověděl a pomohl
mi když bylo potřeba
Abstrakt
Praacutece pojednaacutevaacute o naacutevrhu generaacutetoru tvarovyacutech kmitů řiacutezeneacuteho mikrokontrolerem
Zařiacutezeniacute umožňuje generovat 3 harmonickeacute průběhy A to sinusovyacute průběh
obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute Lze regulovat vyacutesledneacute napětiacute frekvenci a offset Vyacutestupniacute napětiacute
lze regulovat do 10 Vp-p Vyacutestup je zakončenyacute BNC konektorem
Informace a aktuaacutelniacutem stavu generaacutetoru jsou indikovaacuteny na LCD displeji kteryacute je
připojen k mikrokontroleru PIC18F45K22 kteryacute zaacuteroveň řiacutediacute generaacutetor funkciacute AD 9833
prostřednictviacute SPI sběrnice Nastaveniacute požadovaneacute frekvence se voliacute prostřednictviacutem
maticoveacute klaacutevesnice
Kliacutečovaacute slova AD9833 PIC18F45K22 SPI
Abstract
Work deals with the design of the generator waveform controlled by a microcontroller
The device enables to generate 3 harmonic progressions This sinusoidal rectangular
and the saw It can regulate the resulting voltage frequency and offset The output
voltage can be regulated to 10 Vp-p The output is terminated with a BNC connector
Information and current status of the generator are indicated on the LCD which is
connected to the microcontroller PIC18F45K22 which also controls the function
generator AD 9833 via SPI bus Setting the desired frequency is selected via the keypad
matrix
Keywords AD9833 PIC18F45K22 SPI
Obsah
Obsah
Uacutevod 1
1 Problematika generaacutetorů funkciacute 2
11 Metoda DDS 2
12 Dostupneacute generaacutetory 4
13 Dostupneacute mikrokontrolery 5
2 Použityacute generaacutetor AD 9833 7
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru 8
22 Popis pinů obvodu 9
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem 10
24 Seacuteriovyacute přenos 10
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru 11
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru 11
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce 12
28 Popis slova Control 13
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute mikrokontrolerem 14
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti 15
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti 16
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem 18
4 Programovaacute čaacutest 22
41 Inicializace mikrokontroleru 22
42 Funkce NastavFunkci() 24
43 Inicializace mikrokontroleru 25
44 Funkce ZvolteFunkci() 25
45 Funkce Prenasobeni() 26
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej 26
Odesli() 27 461
VypisCisel() 27 462
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu 28
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry 29
51 Sinusoveacute průběhy 29
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy 30
53 Piloveacute průběhy 32
54 Vyacutestupniacute filtr 33
Simulace filtru 33 541
Naměřeneacute hodnoty filtru 34 542
6 Zaacutevěr 36
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute 37
8 Přiacutelohy 40
81 Terminologickyacute slovniacutek 40
82 Seznam tabulek 41
83 Seznam rovnic 41
84 Seznam obraacutezků 42
85 Scheacutema zapojeniacute 44
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů 47
87 Osazovaciacute plaacuteny 50
88 Partlists 53
89 Obsah CD 55
1
Uacutevod
Každyacute elektrotechnik potřebuje k vyacutekonu sveacuteho povolaacuteniacute využiacutevat multimetr
osciloskop a v signaacutelovyacutech soustavaacutech doceniacute takeacute generaacutetor funkciacute pro jejich
diagnostiku a řiacutezeniacute Ciacutelem teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je seznaacutemit se s principy a způsoby
realizace tvarovyacutech generaacutetorů Jeden takovyacute generaacutetor navrhnout zrealizovat a
navrženeacute vyacutestupniacute parametry ověřit v laboratoři Tento Digitaacutelniacute generaacutetor tvarovyacutech
funkciacute pro laboratorniacute použitiacute maacute uživateli daacutet možnost zvolit ze třiacute harmonickyacutech
průběhů Jednaacute se o sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a trojuacutehelniacutekovyacute signaacutel s možnostiacute laděniacute
kmitočtu do vyacuteše 1 GHz Vyacutestupniacute napětiacute maacute byacutet měnitelneacute a splňovat maximaacutelniacute
podmiacutenku 10 Vp-p Vnitřniacute impedance generaacutetoru je určena na 50 Ω Samotneacute ovlaacutedaacuteniacute
např volba funkce kmitočtu potvrzeniacute zadanyacutech hodnot připojeniacute aktivniacuteho vyacutestupu
na BNC konektor volba opakovaacuteniacute zadaacuteniacute tak to vše maacute byacutet realizovaacuten prostřednictviacutem
klaacutevesnice Informace o aktuaacutelniacutem stavu generaacutetoru a odezva na uživatele bude
znaacutezorněna na LCD displeji
V prvniacute čaacutesti se zabyacutevaacutem problematikou funkčniacutech generaacutetorů a to zejmeacutena digitaacutelniacutech
Ty spadajiacute do kategorie přiacutemeacute digitaacutelniacute synteacutezy kteraacute se v anglickyacutech textech vyskytuje
pod zkratkou DDS - Direct Digital Synthesis Tento způsob realizace je v dnešniacute době
nejhojněji využiacutevanyacute svojiacute kvalitou parametrů a jednoduchostiacute pro realizaci
V hlavniacute čaacutesti popisuji zvolenyacute naacutevrh a jednotliveacute diacutelčiacute čaacutesti naacutevrhu podrobněji popisuji
Věnuji se zvlaacutešť hardwaroveacute čaacutest (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka HW) a čaacutesti
softwaroveacute (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka SW) V HW čaacutest se sklaacutedaacute ze třiacute desek
plošnyacutech spojů Prvniacute je napaacutejeciacute deska kteraacute zajišťuje veškeraacute pracovniacute napětiacute
jednotlivyacutem obvodům zařiacutezeniacute Druhyacute plošnyacute spoj je řiacutediacuteciacute deska kteraacute obsahuje
mikrokontroler kteryacute obsluhuje komunikaci a nastaveniacute generaacutetoru a zajištuje
komunikaci uživatele s generaacutetorem prostřednictviacutem připojeneacute maticoveacute klaacutevesnice o
rozměrech 4x4 a informuje uživatel o stavu na LCD displeji Jsou zde připojeny dva
potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu Vlastniacute vyacutestup lze fyzicky
připojit na BNC vyacutestup prostřednictviacutem releacute ktereacute takeacute ovlaacutedaacute uživatel klaacutevesniciacute
prostřednictviacutem mikrokontroleru Třetiacute plošnyacute spoj obsahuje aktivniacute filtr kteryacute je
připojen na generaacutetor funkciacute Na teacuteto desce nachaacutezejiacute dvě releacute kteraacute zajišťujiacute připojeniacute a
odpojen vyacutestupu a při obdeacutelniacutekoveacutem průběhu přivaacutediacute vyacutestup z generaacutetoru přiacutemo na
vyacutestup
Samostatnou kapitolu tvořiacute SW čaacutest kteraacute je podrobněji popsaacutena jako celek tak
jednotliveacute čaacutesti pokud o nich neniacute psaacuteno jinde
Na zaacutevěr se věnuji zhodnoceniacute naměřenyacutech vyacutestupniacutech parametrů jak diacutelčiacutech čaacutestiacute tak i
zařiacutezeniacute jako takoveacutemu
2
1 Problematika generaacutetorů funkciacute
Generaacutetory funkciacute jsou znaacutemi několik desetiletiacute Umožnujiacute generovat zaacutekladniacute průběhy
potřebneacute v elektrotechnice Prvniacutemi způsoby tvorby signaacutelů byli kombinace pasivniacutech
prvků s tranzistory a prvniacutemi integrovanyacutemi obvody mezi ktereacute patřily operačniacute
zesilovače Tyto metody jsou dnes překonaacuteny čiacuteslicovou metodou kteraacute nabiacuteziacute košatějšiacute
možnosti realizace signaacutelu prostřednictviacutem jednoho integrovaneacuteho obvodu Takovyacute
obvod je schopen zastoupit několik jednotlivyacutech analogovyacutech obvodů pro generovaacuteniacute
pouze jednoho tvaru signaacutelu Tato metoda je nazyacutevaacutena DDS - Direct Digital Synthesis
Jejiacute přednostiacute je stabilita přesnost a maximaacutelniacute dosažitelneacute kmitočty Jednoduchyacutem
ovlaacutedaacuteniacutem lze regulovat vyacutestupniacute kmitočet ve zlomciacutech 1 Hz při niacutezkeacutem zkresleniacute
Hlavniacutem zaacutestupcem na trhu je firma Analog Devices kteraacute se touto přiacutemou čiacuteslicovou
synteacutezou dlouhodobě zabyacutevaacute Využitiacute je napřiacuteklad v oborech využiacutevajiacuteciacutech laseroveacute
metody radioveacute obory v oborech měřeniacute v automobiloveacutem průmyslu a komunikačniacute
systeacutemy
11 Metoda DDS
Metoda využiacutevaacute faacutezoveacuteho akumulaacutetoru kteryacute přistupuje do paměti typu ROM ve ktereacute
jsou uloženy digitaacutelniacute vzorky funkce sinus Tuto čiacuteslicovou hodnotu naacutesledně převaacutediacute
DAC převodniacutek kteryacute jednotliveacute vzorky převaacutediacute na analogovyacute signaacutel funkce Tento
signaacutel je daacutele potřeba vyhladil od schodoviteacuteho průběhu kteryacute tento převodniacutek
generuje Tuto skutečnost je třeba ošetřit vyacutestupniacutem filtrem typu dolniacute propust
Obr 11 Blokoveacute scheacutema generovaacuteniacute signaacutelu [4]
3
Ve faacutezoveacutem akumulaacutetoru jsou uloženy informace o požadovaneacutem kmitočtu a faacutezoveacutem
posunu celeacute periody vyacutestupniacuteho signaacutelu Během taktu externiacuteho zdroje hodinovyacutech
impulzů se adresa vzorku v paměti ROM navyšuje o jedničku K vynulovaacuteniacute (přetečeniacute)
dochaacuteziacute při dosaženiacute hodnoty 228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
Maximaacutelniacute teoretickaacute vyacutestupniacute frekvence je polovina externiacuteho hodinoveacuteho signaacutelu
(11)
Laditelnost slova dostaneme podiacutelem kmitočtu externiacuteho zdroje hodinoveacuteho signaacutelu ku
228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
(12)
4
12 Dostupneacute generaacutetory
Předniacute zaacutestupce vyacuteroby DDS generaacutetorů funkciacute Analog Devices nabiacuteziacute širokou škaacutelu
integrovanyacutech obvodů nebo takeacute Texas Instruments Jaacute se zaměřil na obvody Analog
Devices protože meacute kladneacute dosavadniacute zkušenosti jsou praacutevě s touto firmu Jejich
maximaacutelniacute vyacutestupniacute kmitočet se pohybuje v rozmeziacute MHz až po GHz Pracovniacute napětiacute
je čistě na uživateli ktereacute ve svyacutech obvodech využiacutevaacute Napaacutejeniacute takovyacutech obvodů je
možneacute volit od 23 V do 55 V Takto niacutezkaacute napětiacute nepřesahujiacute vyacutekon 1 W protože
proudovyacute odběr se pohybuje v řaacutedech miliampeacuterů
Kladeneacute požadavky
Vyacutestupniacute kmitočet alespoň 1 GHz
Laditelnost alespoň 1 Hz
Způsob komunikace SPI
Dostupnost SAMPL vzorku ANO
MSOP pouzdro ANO
Nejmenšiacute počet pinů pouzdra ANO
Vyacuterobce nabiacuteziacute 36 různyacutech generaacutetorů [5] Maximaacutelniacute teoreticky dosažitelnyacute kmitočet
je 175 GHz Způsoby připojeniacute jsou paralelniacute či přes sběrnici SPI Vyacutekonoveacute kategorie
se pohybujiacute od 11 mW po 42 W Počet pinů pouzder je v rozmeziacute 10 až 100 pinů Při
vyacuteběru ze souhrnneacute tabulky vyraacuteběnyacutech DDS generaacutetorů všechny stanoveneacute požadavky
splňuje generaacutetor AD 9833
Vyacutestupniacute kmitočet je teoreticky možneacute realizovat do 125 MHz Laditelnost slova je
01 Hz Připojeniacute je realizovaacuteno sběrniciacute SPI Disponuje takeacute pouzdrem MSOP s 10
piny Splňuje tiacutem podmiacutenku nejmenšiacuteho dostupneacuteho počtu pinů pouzdra a tiacutem
zjednodušuje budouciacute naacutevrh DPS Vyacutekonovaacute spotřeba se pohybuje kolem 275 mW a
vyacutestupniacute proud je 3 mA
Kromě generovaacuteniacute sinusoveacuteho obdeacutelniacutekoveacuteho či piloveacuteho průběhu v širokeacutem spektru
kmitočtů stojiacute takeacute za zmiacutenku AD9830 AD9831 AD9832 AD9857 AD9858 Lze jimi
generovat signaacutely frekvenčně a faacutezově modulovaneacute Dajiacute se požiacutet i pro kliacutečovaacuteniacute
faacutezovyacutem posunem
5
13 Dostupneacute mikrokontrolery
Na trhu se nejčastěji vyskytujiacute tři zaacutestupci vyacuterobců mikrokontrolerů Jednaacute se o Intel
kteryacute vyraacutebiacute nejčastěji mikrokontrolery řady 8051 Konkurentem na trhu je firma
Microchip kteryacute zastupujiacute mikrokontrolery PIC Posledniacutem silnyacutem zaacutestupcem trhu je
firma Atmel s mikrokontrolery řad AVR
Diacuteky předchoziacutem zkušenostem s produkty firmy Microchip se můj vyacuteběr orientoval na
jejich produkty Nabiacuteziacute se širokaacute škaacutela 8 bitovyacute chipů z řad PIC 10 PIC 12 PIC 16 a
PIC 18 Orientace se zaměřila na posledniacute skupinu kteraacute maacute optimalizovanou
architekturu pro C kompilaacutetory
Požadavky ktereacute mikrokontroler musiacute splňovat
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů Viacutece jak 20 IO
Rychlost CPU Viacutece jak 10 MHz
Programovaacute paměť Viacutece jak 20 kB
Perifeacuterie SPI
Paměť RAM 37 kB
Typ pouzdra TQFP
Obr 12 Počet IO pinů a paměťovyacute prostor jednotlivyacutech řad rodiny PIC [14]
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
Prohlaacutešeniacute
Prohlašuji že jsem svou bakalaacuteřskou praacuteci vypracoval samostatně a použil jsem pouze
podklady (literaturu projekty SW atd) uvedeneacute v přiloženeacutem seznamu Daacutele
prohlašuji že nemaacutem naacutemitek proti půjčovaacuteniacute nebo zveřejňovaacuteniacute meacute bakalaacuteřskeacute praacutece
nebo jejiacute čaacutesti se souhlasem katedry
V Praze dne 18 5 2015
Michal Bureš
Poděkovaacuteniacute
Děkuji panu doc Dr Ing Jiřiacutemu Hospodkovi kteryacute mi vyšel časově vstřiacutec a zpřiacutestupnil
mi laboratoře v zaacutevislosti na meacute potřebě Na meacute dotazy mi vždy odpověděl a pomohl
mi když bylo potřeba
Abstrakt
Praacutece pojednaacutevaacute o naacutevrhu generaacutetoru tvarovyacutech kmitů řiacutezeneacuteho mikrokontrolerem
Zařiacutezeniacute umožňuje generovat 3 harmonickeacute průběhy A to sinusovyacute průběh
obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute Lze regulovat vyacutesledneacute napětiacute frekvenci a offset Vyacutestupniacute napětiacute
lze regulovat do 10 Vp-p Vyacutestup je zakončenyacute BNC konektorem
Informace a aktuaacutelniacutem stavu generaacutetoru jsou indikovaacuteny na LCD displeji kteryacute je
připojen k mikrokontroleru PIC18F45K22 kteryacute zaacuteroveň řiacutediacute generaacutetor funkciacute AD 9833
prostřednictviacute SPI sběrnice Nastaveniacute požadovaneacute frekvence se voliacute prostřednictviacutem
maticoveacute klaacutevesnice
Kliacutečovaacute slova AD9833 PIC18F45K22 SPI
Abstract
Work deals with the design of the generator waveform controlled by a microcontroller
The device enables to generate 3 harmonic progressions This sinusoidal rectangular
and the saw It can regulate the resulting voltage frequency and offset The output
voltage can be regulated to 10 Vp-p The output is terminated with a BNC connector
Information and current status of the generator are indicated on the LCD which is
connected to the microcontroller PIC18F45K22 which also controls the function
generator AD 9833 via SPI bus Setting the desired frequency is selected via the keypad
matrix
Keywords AD9833 PIC18F45K22 SPI
Obsah
Obsah
Uacutevod 1
1 Problematika generaacutetorů funkciacute 2
11 Metoda DDS 2
12 Dostupneacute generaacutetory 4
13 Dostupneacute mikrokontrolery 5
2 Použityacute generaacutetor AD 9833 7
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru 8
22 Popis pinů obvodu 9
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem 10
24 Seacuteriovyacute přenos 10
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru 11
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru 11
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce 12
28 Popis slova Control 13
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute mikrokontrolerem 14
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti 15
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti 16
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem 18
4 Programovaacute čaacutest 22
41 Inicializace mikrokontroleru 22
42 Funkce NastavFunkci() 24
43 Inicializace mikrokontroleru 25
44 Funkce ZvolteFunkci() 25
45 Funkce Prenasobeni() 26
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej 26
Odesli() 27 461
VypisCisel() 27 462
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu 28
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry 29
51 Sinusoveacute průběhy 29
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy 30
53 Piloveacute průběhy 32
54 Vyacutestupniacute filtr 33
Simulace filtru 33 541
Naměřeneacute hodnoty filtru 34 542
6 Zaacutevěr 36
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute 37
8 Přiacutelohy 40
81 Terminologickyacute slovniacutek 40
82 Seznam tabulek 41
83 Seznam rovnic 41
84 Seznam obraacutezků 42
85 Scheacutema zapojeniacute 44
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů 47
87 Osazovaciacute plaacuteny 50
88 Partlists 53
89 Obsah CD 55
1
Uacutevod
Každyacute elektrotechnik potřebuje k vyacutekonu sveacuteho povolaacuteniacute využiacutevat multimetr
osciloskop a v signaacutelovyacutech soustavaacutech doceniacute takeacute generaacutetor funkciacute pro jejich
diagnostiku a řiacutezeniacute Ciacutelem teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je seznaacutemit se s principy a způsoby
realizace tvarovyacutech generaacutetorů Jeden takovyacute generaacutetor navrhnout zrealizovat a
navrženeacute vyacutestupniacute parametry ověřit v laboratoři Tento Digitaacutelniacute generaacutetor tvarovyacutech
funkciacute pro laboratorniacute použitiacute maacute uživateli daacutet možnost zvolit ze třiacute harmonickyacutech
průběhů Jednaacute se o sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a trojuacutehelniacutekovyacute signaacutel s možnostiacute laděniacute
kmitočtu do vyacuteše 1 GHz Vyacutestupniacute napětiacute maacute byacutet měnitelneacute a splňovat maximaacutelniacute
podmiacutenku 10 Vp-p Vnitřniacute impedance generaacutetoru je určena na 50 Ω Samotneacute ovlaacutedaacuteniacute
např volba funkce kmitočtu potvrzeniacute zadanyacutech hodnot připojeniacute aktivniacuteho vyacutestupu
na BNC konektor volba opakovaacuteniacute zadaacuteniacute tak to vše maacute byacutet realizovaacuten prostřednictviacutem
klaacutevesnice Informace o aktuaacutelniacutem stavu generaacutetoru a odezva na uživatele bude
znaacutezorněna na LCD displeji
V prvniacute čaacutesti se zabyacutevaacutem problematikou funkčniacutech generaacutetorů a to zejmeacutena digitaacutelniacutech
Ty spadajiacute do kategorie přiacutemeacute digitaacutelniacute synteacutezy kteraacute se v anglickyacutech textech vyskytuje
pod zkratkou DDS - Direct Digital Synthesis Tento způsob realizace je v dnešniacute době
nejhojněji využiacutevanyacute svojiacute kvalitou parametrů a jednoduchostiacute pro realizaci
V hlavniacute čaacutesti popisuji zvolenyacute naacutevrh a jednotliveacute diacutelčiacute čaacutesti naacutevrhu podrobněji popisuji
Věnuji se zvlaacutešť hardwaroveacute čaacutest (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka HW) a čaacutesti
softwaroveacute (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka SW) V HW čaacutest se sklaacutedaacute ze třiacute desek
plošnyacutech spojů Prvniacute je napaacutejeciacute deska kteraacute zajišťuje veškeraacute pracovniacute napětiacute
jednotlivyacutem obvodům zařiacutezeniacute Druhyacute plošnyacute spoj je řiacutediacuteciacute deska kteraacute obsahuje
mikrokontroler kteryacute obsluhuje komunikaci a nastaveniacute generaacutetoru a zajištuje
komunikaci uživatele s generaacutetorem prostřednictviacutem připojeneacute maticoveacute klaacutevesnice o
rozměrech 4x4 a informuje uživatel o stavu na LCD displeji Jsou zde připojeny dva
potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu Vlastniacute vyacutestup lze fyzicky
připojit na BNC vyacutestup prostřednictviacutem releacute ktereacute takeacute ovlaacutedaacute uživatel klaacutevesniciacute
prostřednictviacutem mikrokontroleru Třetiacute plošnyacute spoj obsahuje aktivniacute filtr kteryacute je
připojen na generaacutetor funkciacute Na teacuteto desce nachaacutezejiacute dvě releacute kteraacute zajišťujiacute připojeniacute a
odpojen vyacutestupu a při obdeacutelniacutekoveacutem průběhu přivaacutediacute vyacutestup z generaacutetoru přiacutemo na
vyacutestup
Samostatnou kapitolu tvořiacute SW čaacutest kteraacute je podrobněji popsaacutena jako celek tak
jednotliveacute čaacutesti pokud o nich neniacute psaacuteno jinde
Na zaacutevěr se věnuji zhodnoceniacute naměřenyacutech vyacutestupniacutech parametrů jak diacutelčiacutech čaacutestiacute tak i
zařiacutezeniacute jako takoveacutemu
2
1 Problematika generaacutetorů funkciacute
Generaacutetory funkciacute jsou znaacutemi několik desetiletiacute Umožnujiacute generovat zaacutekladniacute průběhy
potřebneacute v elektrotechnice Prvniacutemi způsoby tvorby signaacutelů byli kombinace pasivniacutech
prvků s tranzistory a prvniacutemi integrovanyacutemi obvody mezi ktereacute patřily operačniacute
zesilovače Tyto metody jsou dnes překonaacuteny čiacuteslicovou metodou kteraacute nabiacuteziacute košatějšiacute
možnosti realizace signaacutelu prostřednictviacutem jednoho integrovaneacuteho obvodu Takovyacute
obvod je schopen zastoupit několik jednotlivyacutech analogovyacutech obvodů pro generovaacuteniacute
pouze jednoho tvaru signaacutelu Tato metoda je nazyacutevaacutena DDS - Direct Digital Synthesis
Jejiacute přednostiacute je stabilita přesnost a maximaacutelniacute dosažitelneacute kmitočty Jednoduchyacutem
ovlaacutedaacuteniacutem lze regulovat vyacutestupniacute kmitočet ve zlomciacutech 1 Hz při niacutezkeacutem zkresleniacute
Hlavniacutem zaacutestupcem na trhu je firma Analog Devices kteraacute se touto přiacutemou čiacuteslicovou
synteacutezou dlouhodobě zabyacutevaacute Využitiacute je napřiacuteklad v oborech využiacutevajiacuteciacutech laseroveacute
metody radioveacute obory v oborech měřeniacute v automobiloveacutem průmyslu a komunikačniacute
systeacutemy
11 Metoda DDS
Metoda využiacutevaacute faacutezoveacuteho akumulaacutetoru kteryacute přistupuje do paměti typu ROM ve ktereacute
jsou uloženy digitaacutelniacute vzorky funkce sinus Tuto čiacuteslicovou hodnotu naacutesledně převaacutediacute
DAC převodniacutek kteryacute jednotliveacute vzorky převaacutediacute na analogovyacute signaacutel funkce Tento
signaacutel je daacutele potřeba vyhladil od schodoviteacuteho průběhu kteryacute tento převodniacutek
generuje Tuto skutečnost je třeba ošetřit vyacutestupniacutem filtrem typu dolniacute propust
Obr 11 Blokoveacute scheacutema generovaacuteniacute signaacutelu [4]
3
Ve faacutezoveacutem akumulaacutetoru jsou uloženy informace o požadovaneacutem kmitočtu a faacutezoveacutem
posunu celeacute periody vyacutestupniacuteho signaacutelu Během taktu externiacuteho zdroje hodinovyacutech
impulzů se adresa vzorku v paměti ROM navyšuje o jedničku K vynulovaacuteniacute (přetečeniacute)
dochaacuteziacute při dosaženiacute hodnoty 228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
Maximaacutelniacute teoretickaacute vyacutestupniacute frekvence je polovina externiacuteho hodinoveacuteho signaacutelu
(11)
Laditelnost slova dostaneme podiacutelem kmitočtu externiacuteho zdroje hodinoveacuteho signaacutelu ku
228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
(12)
4
12 Dostupneacute generaacutetory
Předniacute zaacutestupce vyacuteroby DDS generaacutetorů funkciacute Analog Devices nabiacuteziacute širokou škaacutelu
integrovanyacutech obvodů nebo takeacute Texas Instruments Jaacute se zaměřil na obvody Analog
Devices protože meacute kladneacute dosavadniacute zkušenosti jsou praacutevě s touto firmu Jejich
maximaacutelniacute vyacutestupniacute kmitočet se pohybuje v rozmeziacute MHz až po GHz Pracovniacute napětiacute
je čistě na uživateli ktereacute ve svyacutech obvodech využiacutevaacute Napaacutejeniacute takovyacutech obvodů je
možneacute volit od 23 V do 55 V Takto niacutezkaacute napětiacute nepřesahujiacute vyacutekon 1 W protože
proudovyacute odběr se pohybuje v řaacutedech miliampeacuterů
Kladeneacute požadavky
Vyacutestupniacute kmitočet alespoň 1 GHz
Laditelnost alespoň 1 Hz
Způsob komunikace SPI
Dostupnost SAMPL vzorku ANO
MSOP pouzdro ANO
Nejmenšiacute počet pinů pouzdra ANO
Vyacuterobce nabiacuteziacute 36 různyacutech generaacutetorů [5] Maximaacutelniacute teoreticky dosažitelnyacute kmitočet
je 175 GHz Způsoby připojeniacute jsou paralelniacute či přes sběrnici SPI Vyacutekonoveacute kategorie
se pohybujiacute od 11 mW po 42 W Počet pinů pouzder je v rozmeziacute 10 až 100 pinů Při
vyacuteběru ze souhrnneacute tabulky vyraacuteběnyacutech DDS generaacutetorů všechny stanoveneacute požadavky
splňuje generaacutetor AD 9833
Vyacutestupniacute kmitočet je teoreticky možneacute realizovat do 125 MHz Laditelnost slova je
01 Hz Připojeniacute je realizovaacuteno sběrniciacute SPI Disponuje takeacute pouzdrem MSOP s 10
piny Splňuje tiacutem podmiacutenku nejmenšiacuteho dostupneacuteho počtu pinů pouzdra a tiacutem
zjednodušuje budouciacute naacutevrh DPS Vyacutekonovaacute spotřeba se pohybuje kolem 275 mW a
vyacutestupniacute proud je 3 mA
Kromě generovaacuteniacute sinusoveacuteho obdeacutelniacutekoveacuteho či piloveacuteho průběhu v širokeacutem spektru
kmitočtů stojiacute takeacute za zmiacutenku AD9830 AD9831 AD9832 AD9857 AD9858 Lze jimi
generovat signaacutely frekvenčně a faacutezově modulovaneacute Dajiacute se požiacutet i pro kliacutečovaacuteniacute
faacutezovyacutem posunem
5
13 Dostupneacute mikrokontrolery
Na trhu se nejčastěji vyskytujiacute tři zaacutestupci vyacuterobců mikrokontrolerů Jednaacute se o Intel
kteryacute vyraacutebiacute nejčastěji mikrokontrolery řady 8051 Konkurentem na trhu je firma
Microchip kteryacute zastupujiacute mikrokontrolery PIC Posledniacutem silnyacutem zaacutestupcem trhu je
firma Atmel s mikrokontrolery řad AVR
Diacuteky předchoziacutem zkušenostem s produkty firmy Microchip se můj vyacuteběr orientoval na
jejich produkty Nabiacuteziacute se širokaacute škaacutela 8 bitovyacute chipů z řad PIC 10 PIC 12 PIC 16 a
PIC 18 Orientace se zaměřila na posledniacute skupinu kteraacute maacute optimalizovanou
architekturu pro C kompilaacutetory
Požadavky ktereacute mikrokontroler musiacute splňovat
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů Viacutece jak 20 IO
Rychlost CPU Viacutece jak 10 MHz
Programovaacute paměť Viacutece jak 20 kB
Perifeacuterie SPI
Paměť RAM 37 kB
Typ pouzdra TQFP
Obr 12 Počet IO pinů a paměťovyacute prostor jednotlivyacutech řad rodiny PIC [14]
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
Poděkovaacuteniacute
Děkuji panu doc Dr Ing Jiřiacutemu Hospodkovi kteryacute mi vyšel časově vstřiacutec a zpřiacutestupnil
mi laboratoře v zaacutevislosti na meacute potřebě Na meacute dotazy mi vždy odpověděl a pomohl
mi když bylo potřeba
Abstrakt
Praacutece pojednaacutevaacute o naacutevrhu generaacutetoru tvarovyacutech kmitů řiacutezeneacuteho mikrokontrolerem
Zařiacutezeniacute umožňuje generovat 3 harmonickeacute průběhy A to sinusovyacute průběh
obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute Lze regulovat vyacutesledneacute napětiacute frekvenci a offset Vyacutestupniacute napětiacute
lze regulovat do 10 Vp-p Vyacutestup je zakončenyacute BNC konektorem
Informace a aktuaacutelniacutem stavu generaacutetoru jsou indikovaacuteny na LCD displeji kteryacute je
připojen k mikrokontroleru PIC18F45K22 kteryacute zaacuteroveň řiacutediacute generaacutetor funkciacute AD 9833
prostřednictviacute SPI sběrnice Nastaveniacute požadovaneacute frekvence se voliacute prostřednictviacutem
maticoveacute klaacutevesnice
Kliacutečovaacute slova AD9833 PIC18F45K22 SPI
Abstract
Work deals with the design of the generator waveform controlled by a microcontroller
The device enables to generate 3 harmonic progressions This sinusoidal rectangular
and the saw It can regulate the resulting voltage frequency and offset The output
voltage can be regulated to 10 Vp-p The output is terminated with a BNC connector
Information and current status of the generator are indicated on the LCD which is
connected to the microcontroller PIC18F45K22 which also controls the function
generator AD 9833 via SPI bus Setting the desired frequency is selected via the keypad
matrix
Keywords AD9833 PIC18F45K22 SPI
Obsah
Obsah
Uacutevod 1
1 Problematika generaacutetorů funkciacute 2
11 Metoda DDS 2
12 Dostupneacute generaacutetory 4
13 Dostupneacute mikrokontrolery 5
2 Použityacute generaacutetor AD 9833 7
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru 8
22 Popis pinů obvodu 9
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem 10
24 Seacuteriovyacute přenos 10
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru 11
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru 11
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce 12
28 Popis slova Control 13
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute mikrokontrolerem 14
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti 15
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti 16
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem 18
4 Programovaacute čaacutest 22
41 Inicializace mikrokontroleru 22
42 Funkce NastavFunkci() 24
43 Inicializace mikrokontroleru 25
44 Funkce ZvolteFunkci() 25
45 Funkce Prenasobeni() 26
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej 26
Odesli() 27 461
VypisCisel() 27 462
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu 28
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry 29
51 Sinusoveacute průběhy 29
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy 30
53 Piloveacute průběhy 32
54 Vyacutestupniacute filtr 33
Simulace filtru 33 541
Naměřeneacute hodnoty filtru 34 542
6 Zaacutevěr 36
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute 37
8 Přiacutelohy 40
81 Terminologickyacute slovniacutek 40
82 Seznam tabulek 41
83 Seznam rovnic 41
84 Seznam obraacutezků 42
85 Scheacutema zapojeniacute 44
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů 47
87 Osazovaciacute plaacuteny 50
88 Partlists 53
89 Obsah CD 55
1
Uacutevod
Každyacute elektrotechnik potřebuje k vyacutekonu sveacuteho povolaacuteniacute využiacutevat multimetr
osciloskop a v signaacutelovyacutech soustavaacutech doceniacute takeacute generaacutetor funkciacute pro jejich
diagnostiku a řiacutezeniacute Ciacutelem teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je seznaacutemit se s principy a způsoby
realizace tvarovyacutech generaacutetorů Jeden takovyacute generaacutetor navrhnout zrealizovat a
navrženeacute vyacutestupniacute parametry ověřit v laboratoři Tento Digitaacutelniacute generaacutetor tvarovyacutech
funkciacute pro laboratorniacute použitiacute maacute uživateli daacutet možnost zvolit ze třiacute harmonickyacutech
průběhů Jednaacute se o sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a trojuacutehelniacutekovyacute signaacutel s možnostiacute laděniacute
kmitočtu do vyacuteše 1 GHz Vyacutestupniacute napětiacute maacute byacutet měnitelneacute a splňovat maximaacutelniacute
podmiacutenku 10 Vp-p Vnitřniacute impedance generaacutetoru je určena na 50 Ω Samotneacute ovlaacutedaacuteniacute
např volba funkce kmitočtu potvrzeniacute zadanyacutech hodnot připojeniacute aktivniacuteho vyacutestupu
na BNC konektor volba opakovaacuteniacute zadaacuteniacute tak to vše maacute byacutet realizovaacuten prostřednictviacutem
klaacutevesnice Informace o aktuaacutelniacutem stavu generaacutetoru a odezva na uživatele bude
znaacutezorněna na LCD displeji
V prvniacute čaacutesti se zabyacutevaacutem problematikou funkčniacutech generaacutetorů a to zejmeacutena digitaacutelniacutech
Ty spadajiacute do kategorie přiacutemeacute digitaacutelniacute synteacutezy kteraacute se v anglickyacutech textech vyskytuje
pod zkratkou DDS - Direct Digital Synthesis Tento způsob realizace je v dnešniacute době
nejhojněji využiacutevanyacute svojiacute kvalitou parametrů a jednoduchostiacute pro realizaci
V hlavniacute čaacutesti popisuji zvolenyacute naacutevrh a jednotliveacute diacutelčiacute čaacutesti naacutevrhu podrobněji popisuji
Věnuji se zvlaacutešť hardwaroveacute čaacutest (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka HW) a čaacutesti
softwaroveacute (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka SW) V HW čaacutest se sklaacutedaacute ze třiacute desek
plošnyacutech spojů Prvniacute je napaacutejeciacute deska kteraacute zajišťuje veškeraacute pracovniacute napětiacute
jednotlivyacutem obvodům zařiacutezeniacute Druhyacute plošnyacute spoj je řiacutediacuteciacute deska kteraacute obsahuje
mikrokontroler kteryacute obsluhuje komunikaci a nastaveniacute generaacutetoru a zajištuje
komunikaci uživatele s generaacutetorem prostřednictviacutem připojeneacute maticoveacute klaacutevesnice o
rozměrech 4x4 a informuje uživatel o stavu na LCD displeji Jsou zde připojeny dva
potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu Vlastniacute vyacutestup lze fyzicky
připojit na BNC vyacutestup prostřednictviacutem releacute ktereacute takeacute ovlaacutedaacute uživatel klaacutevesniciacute
prostřednictviacutem mikrokontroleru Třetiacute plošnyacute spoj obsahuje aktivniacute filtr kteryacute je
připojen na generaacutetor funkciacute Na teacuteto desce nachaacutezejiacute dvě releacute kteraacute zajišťujiacute připojeniacute a
odpojen vyacutestupu a při obdeacutelniacutekoveacutem průběhu přivaacutediacute vyacutestup z generaacutetoru přiacutemo na
vyacutestup
Samostatnou kapitolu tvořiacute SW čaacutest kteraacute je podrobněji popsaacutena jako celek tak
jednotliveacute čaacutesti pokud o nich neniacute psaacuteno jinde
Na zaacutevěr se věnuji zhodnoceniacute naměřenyacutech vyacutestupniacutech parametrů jak diacutelčiacutech čaacutestiacute tak i
zařiacutezeniacute jako takoveacutemu
2
1 Problematika generaacutetorů funkciacute
Generaacutetory funkciacute jsou znaacutemi několik desetiletiacute Umožnujiacute generovat zaacutekladniacute průběhy
potřebneacute v elektrotechnice Prvniacutemi způsoby tvorby signaacutelů byli kombinace pasivniacutech
prvků s tranzistory a prvniacutemi integrovanyacutemi obvody mezi ktereacute patřily operačniacute
zesilovače Tyto metody jsou dnes překonaacuteny čiacuteslicovou metodou kteraacute nabiacuteziacute košatějšiacute
možnosti realizace signaacutelu prostřednictviacutem jednoho integrovaneacuteho obvodu Takovyacute
obvod je schopen zastoupit několik jednotlivyacutech analogovyacutech obvodů pro generovaacuteniacute
pouze jednoho tvaru signaacutelu Tato metoda je nazyacutevaacutena DDS - Direct Digital Synthesis
Jejiacute přednostiacute je stabilita přesnost a maximaacutelniacute dosažitelneacute kmitočty Jednoduchyacutem
ovlaacutedaacuteniacutem lze regulovat vyacutestupniacute kmitočet ve zlomciacutech 1 Hz při niacutezkeacutem zkresleniacute
Hlavniacutem zaacutestupcem na trhu je firma Analog Devices kteraacute se touto přiacutemou čiacuteslicovou
synteacutezou dlouhodobě zabyacutevaacute Využitiacute je napřiacuteklad v oborech využiacutevajiacuteciacutech laseroveacute
metody radioveacute obory v oborech měřeniacute v automobiloveacutem průmyslu a komunikačniacute
systeacutemy
11 Metoda DDS
Metoda využiacutevaacute faacutezoveacuteho akumulaacutetoru kteryacute přistupuje do paměti typu ROM ve ktereacute
jsou uloženy digitaacutelniacute vzorky funkce sinus Tuto čiacuteslicovou hodnotu naacutesledně převaacutediacute
DAC převodniacutek kteryacute jednotliveacute vzorky převaacutediacute na analogovyacute signaacutel funkce Tento
signaacutel je daacutele potřeba vyhladil od schodoviteacuteho průběhu kteryacute tento převodniacutek
generuje Tuto skutečnost je třeba ošetřit vyacutestupniacutem filtrem typu dolniacute propust
Obr 11 Blokoveacute scheacutema generovaacuteniacute signaacutelu [4]
3
Ve faacutezoveacutem akumulaacutetoru jsou uloženy informace o požadovaneacutem kmitočtu a faacutezoveacutem
posunu celeacute periody vyacutestupniacuteho signaacutelu Během taktu externiacuteho zdroje hodinovyacutech
impulzů se adresa vzorku v paměti ROM navyšuje o jedničku K vynulovaacuteniacute (přetečeniacute)
dochaacuteziacute při dosaženiacute hodnoty 228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
Maximaacutelniacute teoretickaacute vyacutestupniacute frekvence je polovina externiacuteho hodinoveacuteho signaacutelu
(11)
Laditelnost slova dostaneme podiacutelem kmitočtu externiacuteho zdroje hodinoveacuteho signaacutelu ku
228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
(12)
4
12 Dostupneacute generaacutetory
Předniacute zaacutestupce vyacuteroby DDS generaacutetorů funkciacute Analog Devices nabiacuteziacute širokou škaacutelu
integrovanyacutech obvodů nebo takeacute Texas Instruments Jaacute se zaměřil na obvody Analog
Devices protože meacute kladneacute dosavadniacute zkušenosti jsou praacutevě s touto firmu Jejich
maximaacutelniacute vyacutestupniacute kmitočet se pohybuje v rozmeziacute MHz až po GHz Pracovniacute napětiacute
je čistě na uživateli ktereacute ve svyacutech obvodech využiacutevaacute Napaacutejeniacute takovyacutech obvodů je
možneacute volit od 23 V do 55 V Takto niacutezkaacute napětiacute nepřesahujiacute vyacutekon 1 W protože
proudovyacute odběr se pohybuje v řaacutedech miliampeacuterů
Kladeneacute požadavky
Vyacutestupniacute kmitočet alespoň 1 GHz
Laditelnost alespoň 1 Hz
Způsob komunikace SPI
Dostupnost SAMPL vzorku ANO
MSOP pouzdro ANO
Nejmenšiacute počet pinů pouzdra ANO
Vyacuterobce nabiacuteziacute 36 různyacutech generaacutetorů [5] Maximaacutelniacute teoreticky dosažitelnyacute kmitočet
je 175 GHz Způsoby připojeniacute jsou paralelniacute či přes sběrnici SPI Vyacutekonoveacute kategorie
se pohybujiacute od 11 mW po 42 W Počet pinů pouzder je v rozmeziacute 10 až 100 pinů Při
vyacuteběru ze souhrnneacute tabulky vyraacuteběnyacutech DDS generaacutetorů všechny stanoveneacute požadavky
splňuje generaacutetor AD 9833
Vyacutestupniacute kmitočet je teoreticky možneacute realizovat do 125 MHz Laditelnost slova je
01 Hz Připojeniacute je realizovaacuteno sběrniciacute SPI Disponuje takeacute pouzdrem MSOP s 10
piny Splňuje tiacutem podmiacutenku nejmenšiacuteho dostupneacuteho počtu pinů pouzdra a tiacutem
zjednodušuje budouciacute naacutevrh DPS Vyacutekonovaacute spotřeba se pohybuje kolem 275 mW a
vyacutestupniacute proud je 3 mA
Kromě generovaacuteniacute sinusoveacuteho obdeacutelniacutekoveacuteho či piloveacuteho průběhu v širokeacutem spektru
kmitočtů stojiacute takeacute za zmiacutenku AD9830 AD9831 AD9832 AD9857 AD9858 Lze jimi
generovat signaacutely frekvenčně a faacutezově modulovaneacute Dajiacute se požiacutet i pro kliacutečovaacuteniacute
faacutezovyacutem posunem
5
13 Dostupneacute mikrokontrolery
Na trhu se nejčastěji vyskytujiacute tři zaacutestupci vyacuterobců mikrokontrolerů Jednaacute se o Intel
kteryacute vyraacutebiacute nejčastěji mikrokontrolery řady 8051 Konkurentem na trhu je firma
Microchip kteryacute zastupujiacute mikrokontrolery PIC Posledniacutem silnyacutem zaacutestupcem trhu je
firma Atmel s mikrokontrolery řad AVR
Diacuteky předchoziacutem zkušenostem s produkty firmy Microchip se můj vyacuteběr orientoval na
jejich produkty Nabiacuteziacute se širokaacute škaacutela 8 bitovyacute chipů z řad PIC 10 PIC 12 PIC 16 a
PIC 18 Orientace se zaměřila na posledniacute skupinu kteraacute maacute optimalizovanou
architekturu pro C kompilaacutetory
Požadavky ktereacute mikrokontroler musiacute splňovat
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů Viacutece jak 20 IO
Rychlost CPU Viacutece jak 10 MHz
Programovaacute paměť Viacutece jak 20 kB
Perifeacuterie SPI
Paměť RAM 37 kB
Typ pouzdra TQFP
Obr 12 Počet IO pinů a paměťovyacute prostor jednotlivyacutech řad rodiny PIC [14]
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
Abstrakt
Praacutece pojednaacutevaacute o naacutevrhu generaacutetoru tvarovyacutech kmitů řiacutezeneacuteho mikrokontrolerem
Zařiacutezeniacute umožňuje generovat 3 harmonickeacute průběhy A to sinusovyacute průběh
obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute Lze regulovat vyacutesledneacute napětiacute frekvenci a offset Vyacutestupniacute napětiacute
lze regulovat do 10 Vp-p Vyacutestup je zakončenyacute BNC konektorem
Informace a aktuaacutelniacutem stavu generaacutetoru jsou indikovaacuteny na LCD displeji kteryacute je
připojen k mikrokontroleru PIC18F45K22 kteryacute zaacuteroveň řiacutediacute generaacutetor funkciacute AD 9833
prostřednictviacute SPI sběrnice Nastaveniacute požadovaneacute frekvence se voliacute prostřednictviacutem
maticoveacute klaacutevesnice
Kliacutečovaacute slova AD9833 PIC18F45K22 SPI
Abstract
Work deals with the design of the generator waveform controlled by a microcontroller
The device enables to generate 3 harmonic progressions This sinusoidal rectangular
and the saw It can regulate the resulting voltage frequency and offset The output
voltage can be regulated to 10 Vp-p The output is terminated with a BNC connector
Information and current status of the generator are indicated on the LCD which is
connected to the microcontroller PIC18F45K22 which also controls the function
generator AD 9833 via SPI bus Setting the desired frequency is selected via the keypad
matrix
Keywords AD9833 PIC18F45K22 SPI
Obsah
Obsah
Uacutevod 1
1 Problematika generaacutetorů funkciacute 2
11 Metoda DDS 2
12 Dostupneacute generaacutetory 4
13 Dostupneacute mikrokontrolery 5
2 Použityacute generaacutetor AD 9833 7
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru 8
22 Popis pinů obvodu 9
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem 10
24 Seacuteriovyacute přenos 10
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru 11
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru 11
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce 12
28 Popis slova Control 13
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute mikrokontrolerem 14
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti 15
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti 16
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem 18
4 Programovaacute čaacutest 22
41 Inicializace mikrokontroleru 22
42 Funkce NastavFunkci() 24
43 Inicializace mikrokontroleru 25
44 Funkce ZvolteFunkci() 25
45 Funkce Prenasobeni() 26
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej 26
Odesli() 27 461
VypisCisel() 27 462
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu 28
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry 29
51 Sinusoveacute průběhy 29
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy 30
53 Piloveacute průběhy 32
54 Vyacutestupniacute filtr 33
Simulace filtru 33 541
Naměřeneacute hodnoty filtru 34 542
6 Zaacutevěr 36
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute 37
8 Přiacutelohy 40
81 Terminologickyacute slovniacutek 40
82 Seznam tabulek 41
83 Seznam rovnic 41
84 Seznam obraacutezků 42
85 Scheacutema zapojeniacute 44
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů 47
87 Osazovaciacute plaacuteny 50
88 Partlists 53
89 Obsah CD 55
1
Uacutevod
Každyacute elektrotechnik potřebuje k vyacutekonu sveacuteho povolaacuteniacute využiacutevat multimetr
osciloskop a v signaacutelovyacutech soustavaacutech doceniacute takeacute generaacutetor funkciacute pro jejich
diagnostiku a řiacutezeniacute Ciacutelem teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je seznaacutemit se s principy a způsoby
realizace tvarovyacutech generaacutetorů Jeden takovyacute generaacutetor navrhnout zrealizovat a
navrženeacute vyacutestupniacute parametry ověřit v laboratoři Tento Digitaacutelniacute generaacutetor tvarovyacutech
funkciacute pro laboratorniacute použitiacute maacute uživateli daacutet možnost zvolit ze třiacute harmonickyacutech
průběhů Jednaacute se o sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a trojuacutehelniacutekovyacute signaacutel s možnostiacute laděniacute
kmitočtu do vyacuteše 1 GHz Vyacutestupniacute napětiacute maacute byacutet měnitelneacute a splňovat maximaacutelniacute
podmiacutenku 10 Vp-p Vnitřniacute impedance generaacutetoru je určena na 50 Ω Samotneacute ovlaacutedaacuteniacute
např volba funkce kmitočtu potvrzeniacute zadanyacutech hodnot připojeniacute aktivniacuteho vyacutestupu
na BNC konektor volba opakovaacuteniacute zadaacuteniacute tak to vše maacute byacutet realizovaacuten prostřednictviacutem
klaacutevesnice Informace o aktuaacutelniacutem stavu generaacutetoru a odezva na uživatele bude
znaacutezorněna na LCD displeji
V prvniacute čaacutesti se zabyacutevaacutem problematikou funkčniacutech generaacutetorů a to zejmeacutena digitaacutelniacutech
Ty spadajiacute do kategorie přiacutemeacute digitaacutelniacute synteacutezy kteraacute se v anglickyacutech textech vyskytuje
pod zkratkou DDS - Direct Digital Synthesis Tento způsob realizace je v dnešniacute době
nejhojněji využiacutevanyacute svojiacute kvalitou parametrů a jednoduchostiacute pro realizaci
V hlavniacute čaacutesti popisuji zvolenyacute naacutevrh a jednotliveacute diacutelčiacute čaacutesti naacutevrhu podrobněji popisuji
Věnuji se zvlaacutešť hardwaroveacute čaacutest (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka HW) a čaacutesti
softwaroveacute (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka SW) V HW čaacutest se sklaacutedaacute ze třiacute desek
plošnyacutech spojů Prvniacute je napaacutejeciacute deska kteraacute zajišťuje veškeraacute pracovniacute napětiacute
jednotlivyacutem obvodům zařiacutezeniacute Druhyacute plošnyacute spoj je řiacutediacuteciacute deska kteraacute obsahuje
mikrokontroler kteryacute obsluhuje komunikaci a nastaveniacute generaacutetoru a zajištuje
komunikaci uživatele s generaacutetorem prostřednictviacutem připojeneacute maticoveacute klaacutevesnice o
rozměrech 4x4 a informuje uživatel o stavu na LCD displeji Jsou zde připojeny dva
potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu Vlastniacute vyacutestup lze fyzicky
připojit na BNC vyacutestup prostřednictviacutem releacute ktereacute takeacute ovlaacutedaacute uživatel klaacutevesniciacute
prostřednictviacutem mikrokontroleru Třetiacute plošnyacute spoj obsahuje aktivniacute filtr kteryacute je
připojen na generaacutetor funkciacute Na teacuteto desce nachaacutezejiacute dvě releacute kteraacute zajišťujiacute připojeniacute a
odpojen vyacutestupu a při obdeacutelniacutekoveacutem průběhu přivaacutediacute vyacutestup z generaacutetoru přiacutemo na
vyacutestup
Samostatnou kapitolu tvořiacute SW čaacutest kteraacute je podrobněji popsaacutena jako celek tak
jednotliveacute čaacutesti pokud o nich neniacute psaacuteno jinde
Na zaacutevěr se věnuji zhodnoceniacute naměřenyacutech vyacutestupniacutech parametrů jak diacutelčiacutech čaacutestiacute tak i
zařiacutezeniacute jako takoveacutemu
2
1 Problematika generaacutetorů funkciacute
Generaacutetory funkciacute jsou znaacutemi několik desetiletiacute Umožnujiacute generovat zaacutekladniacute průběhy
potřebneacute v elektrotechnice Prvniacutemi způsoby tvorby signaacutelů byli kombinace pasivniacutech
prvků s tranzistory a prvniacutemi integrovanyacutemi obvody mezi ktereacute patřily operačniacute
zesilovače Tyto metody jsou dnes překonaacuteny čiacuteslicovou metodou kteraacute nabiacuteziacute košatějšiacute
možnosti realizace signaacutelu prostřednictviacutem jednoho integrovaneacuteho obvodu Takovyacute
obvod je schopen zastoupit několik jednotlivyacutech analogovyacutech obvodů pro generovaacuteniacute
pouze jednoho tvaru signaacutelu Tato metoda je nazyacutevaacutena DDS - Direct Digital Synthesis
Jejiacute přednostiacute je stabilita přesnost a maximaacutelniacute dosažitelneacute kmitočty Jednoduchyacutem
ovlaacutedaacuteniacutem lze regulovat vyacutestupniacute kmitočet ve zlomciacutech 1 Hz při niacutezkeacutem zkresleniacute
Hlavniacutem zaacutestupcem na trhu je firma Analog Devices kteraacute se touto přiacutemou čiacuteslicovou
synteacutezou dlouhodobě zabyacutevaacute Využitiacute je napřiacuteklad v oborech využiacutevajiacuteciacutech laseroveacute
metody radioveacute obory v oborech měřeniacute v automobiloveacutem průmyslu a komunikačniacute
systeacutemy
11 Metoda DDS
Metoda využiacutevaacute faacutezoveacuteho akumulaacutetoru kteryacute přistupuje do paměti typu ROM ve ktereacute
jsou uloženy digitaacutelniacute vzorky funkce sinus Tuto čiacuteslicovou hodnotu naacutesledně převaacutediacute
DAC převodniacutek kteryacute jednotliveacute vzorky převaacutediacute na analogovyacute signaacutel funkce Tento
signaacutel je daacutele potřeba vyhladil od schodoviteacuteho průběhu kteryacute tento převodniacutek
generuje Tuto skutečnost je třeba ošetřit vyacutestupniacutem filtrem typu dolniacute propust
Obr 11 Blokoveacute scheacutema generovaacuteniacute signaacutelu [4]
3
Ve faacutezoveacutem akumulaacutetoru jsou uloženy informace o požadovaneacutem kmitočtu a faacutezoveacutem
posunu celeacute periody vyacutestupniacuteho signaacutelu Během taktu externiacuteho zdroje hodinovyacutech
impulzů se adresa vzorku v paměti ROM navyšuje o jedničku K vynulovaacuteniacute (přetečeniacute)
dochaacuteziacute při dosaženiacute hodnoty 228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
Maximaacutelniacute teoretickaacute vyacutestupniacute frekvence je polovina externiacuteho hodinoveacuteho signaacutelu
(11)
Laditelnost slova dostaneme podiacutelem kmitočtu externiacuteho zdroje hodinoveacuteho signaacutelu ku
228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
(12)
4
12 Dostupneacute generaacutetory
Předniacute zaacutestupce vyacuteroby DDS generaacutetorů funkciacute Analog Devices nabiacuteziacute širokou škaacutelu
integrovanyacutech obvodů nebo takeacute Texas Instruments Jaacute se zaměřil na obvody Analog
Devices protože meacute kladneacute dosavadniacute zkušenosti jsou praacutevě s touto firmu Jejich
maximaacutelniacute vyacutestupniacute kmitočet se pohybuje v rozmeziacute MHz až po GHz Pracovniacute napětiacute
je čistě na uživateli ktereacute ve svyacutech obvodech využiacutevaacute Napaacutejeniacute takovyacutech obvodů je
možneacute volit od 23 V do 55 V Takto niacutezkaacute napětiacute nepřesahujiacute vyacutekon 1 W protože
proudovyacute odběr se pohybuje v řaacutedech miliampeacuterů
Kladeneacute požadavky
Vyacutestupniacute kmitočet alespoň 1 GHz
Laditelnost alespoň 1 Hz
Způsob komunikace SPI
Dostupnost SAMPL vzorku ANO
MSOP pouzdro ANO
Nejmenšiacute počet pinů pouzdra ANO
Vyacuterobce nabiacuteziacute 36 různyacutech generaacutetorů [5] Maximaacutelniacute teoreticky dosažitelnyacute kmitočet
je 175 GHz Způsoby připojeniacute jsou paralelniacute či přes sběrnici SPI Vyacutekonoveacute kategorie
se pohybujiacute od 11 mW po 42 W Počet pinů pouzder je v rozmeziacute 10 až 100 pinů Při
vyacuteběru ze souhrnneacute tabulky vyraacuteběnyacutech DDS generaacutetorů všechny stanoveneacute požadavky
splňuje generaacutetor AD 9833
Vyacutestupniacute kmitočet je teoreticky možneacute realizovat do 125 MHz Laditelnost slova je
01 Hz Připojeniacute je realizovaacuteno sběrniciacute SPI Disponuje takeacute pouzdrem MSOP s 10
piny Splňuje tiacutem podmiacutenku nejmenšiacuteho dostupneacuteho počtu pinů pouzdra a tiacutem
zjednodušuje budouciacute naacutevrh DPS Vyacutekonovaacute spotřeba se pohybuje kolem 275 mW a
vyacutestupniacute proud je 3 mA
Kromě generovaacuteniacute sinusoveacuteho obdeacutelniacutekoveacuteho či piloveacuteho průběhu v širokeacutem spektru
kmitočtů stojiacute takeacute za zmiacutenku AD9830 AD9831 AD9832 AD9857 AD9858 Lze jimi
generovat signaacutely frekvenčně a faacutezově modulovaneacute Dajiacute se požiacutet i pro kliacutečovaacuteniacute
faacutezovyacutem posunem
5
13 Dostupneacute mikrokontrolery
Na trhu se nejčastěji vyskytujiacute tři zaacutestupci vyacuterobců mikrokontrolerů Jednaacute se o Intel
kteryacute vyraacutebiacute nejčastěji mikrokontrolery řady 8051 Konkurentem na trhu je firma
Microchip kteryacute zastupujiacute mikrokontrolery PIC Posledniacutem silnyacutem zaacutestupcem trhu je
firma Atmel s mikrokontrolery řad AVR
Diacuteky předchoziacutem zkušenostem s produkty firmy Microchip se můj vyacuteběr orientoval na
jejich produkty Nabiacuteziacute se širokaacute škaacutela 8 bitovyacute chipů z řad PIC 10 PIC 12 PIC 16 a
PIC 18 Orientace se zaměřila na posledniacute skupinu kteraacute maacute optimalizovanou
architekturu pro C kompilaacutetory
Požadavky ktereacute mikrokontroler musiacute splňovat
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů Viacutece jak 20 IO
Rychlost CPU Viacutece jak 10 MHz
Programovaacute paměť Viacutece jak 20 kB
Perifeacuterie SPI
Paměť RAM 37 kB
Typ pouzdra TQFP
Obr 12 Počet IO pinů a paměťovyacute prostor jednotlivyacutech řad rodiny PIC [14]
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
Obsah
Obsah
Uacutevod 1
1 Problematika generaacutetorů funkciacute 2
11 Metoda DDS 2
12 Dostupneacute generaacutetory 4
13 Dostupneacute mikrokontrolery 5
2 Použityacute generaacutetor AD 9833 7
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru 8
22 Popis pinů obvodu 9
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem 10
24 Seacuteriovyacute přenos 10
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru 11
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru 11
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce 12
28 Popis slova Control 13
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute mikrokontrolerem 14
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti 15
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti 16
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem 18
4 Programovaacute čaacutest 22
41 Inicializace mikrokontroleru 22
42 Funkce NastavFunkci() 24
43 Inicializace mikrokontroleru 25
44 Funkce ZvolteFunkci() 25
45 Funkce Prenasobeni() 26
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej 26
Odesli() 27 461
VypisCisel() 27 462
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu 28
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry 29
51 Sinusoveacute průběhy 29
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy 30
53 Piloveacute průběhy 32
54 Vyacutestupniacute filtr 33
Simulace filtru 33 541
Naměřeneacute hodnoty filtru 34 542
6 Zaacutevěr 36
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute 37
8 Přiacutelohy 40
81 Terminologickyacute slovniacutek 40
82 Seznam tabulek 41
83 Seznam rovnic 41
84 Seznam obraacutezků 42
85 Scheacutema zapojeniacute 44
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů 47
87 Osazovaciacute plaacuteny 50
88 Partlists 53
89 Obsah CD 55
1
Uacutevod
Každyacute elektrotechnik potřebuje k vyacutekonu sveacuteho povolaacuteniacute využiacutevat multimetr
osciloskop a v signaacutelovyacutech soustavaacutech doceniacute takeacute generaacutetor funkciacute pro jejich
diagnostiku a řiacutezeniacute Ciacutelem teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je seznaacutemit se s principy a způsoby
realizace tvarovyacutech generaacutetorů Jeden takovyacute generaacutetor navrhnout zrealizovat a
navrženeacute vyacutestupniacute parametry ověřit v laboratoři Tento Digitaacutelniacute generaacutetor tvarovyacutech
funkciacute pro laboratorniacute použitiacute maacute uživateli daacutet možnost zvolit ze třiacute harmonickyacutech
průběhů Jednaacute se o sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a trojuacutehelniacutekovyacute signaacutel s možnostiacute laděniacute
kmitočtu do vyacuteše 1 GHz Vyacutestupniacute napětiacute maacute byacutet měnitelneacute a splňovat maximaacutelniacute
podmiacutenku 10 Vp-p Vnitřniacute impedance generaacutetoru je určena na 50 Ω Samotneacute ovlaacutedaacuteniacute
např volba funkce kmitočtu potvrzeniacute zadanyacutech hodnot připojeniacute aktivniacuteho vyacutestupu
na BNC konektor volba opakovaacuteniacute zadaacuteniacute tak to vše maacute byacutet realizovaacuten prostřednictviacutem
klaacutevesnice Informace o aktuaacutelniacutem stavu generaacutetoru a odezva na uživatele bude
znaacutezorněna na LCD displeji
V prvniacute čaacutesti se zabyacutevaacutem problematikou funkčniacutech generaacutetorů a to zejmeacutena digitaacutelniacutech
Ty spadajiacute do kategorie přiacutemeacute digitaacutelniacute synteacutezy kteraacute se v anglickyacutech textech vyskytuje
pod zkratkou DDS - Direct Digital Synthesis Tento způsob realizace je v dnešniacute době
nejhojněji využiacutevanyacute svojiacute kvalitou parametrů a jednoduchostiacute pro realizaci
V hlavniacute čaacutesti popisuji zvolenyacute naacutevrh a jednotliveacute diacutelčiacute čaacutesti naacutevrhu podrobněji popisuji
Věnuji se zvlaacutešť hardwaroveacute čaacutest (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka HW) a čaacutesti
softwaroveacute (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka SW) V HW čaacutest se sklaacutedaacute ze třiacute desek
plošnyacutech spojů Prvniacute je napaacutejeciacute deska kteraacute zajišťuje veškeraacute pracovniacute napětiacute
jednotlivyacutem obvodům zařiacutezeniacute Druhyacute plošnyacute spoj je řiacutediacuteciacute deska kteraacute obsahuje
mikrokontroler kteryacute obsluhuje komunikaci a nastaveniacute generaacutetoru a zajištuje
komunikaci uživatele s generaacutetorem prostřednictviacutem připojeneacute maticoveacute klaacutevesnice o
rozměrech 4x4 a informuje uživatel o stavu na LCD displeji Jsou zde připojeny dva
potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu Vlastniacute vyacutestup lze fyzicky
připojit na BNC vyacutestup prostřednictviacutem releacute ktereacute takeacute ovlaacutedaacute uživatel klaacutevesniciacute
prostřednictviacutem mikrokontroleru Třetiacute plošnyacute spoj obsahuje aktivniacute filtr kteryacute je
připojen na generaacutetor funkciacute Na teacuteto desce nachaacutezejiacute dvě releacute kteraacute zajišťujiacute připojeniacute a
odpojen vyacutestupu a při obdeacutelniacutekoveacutem průběhu přivaacutediacute vyacutestup z generaacutetoru přiacutemo na
vyacutestup
Samostatnou kapitolu tvořiacute SW čaacutest kteraacute je podrobněji popsaacutena jako celek tak
jednotliveacute čaacutesti pokud o nich neniacute psaacuteno jinde
Na zaacutevěr se věnuji zhodnoceniacute naměřenyacutech vyacutestupniacutech parametrů jak diacutelčiacutech čaacutestiacute tak i
zařiacutezeniacute jako takoveacutemu
2
1 Problematika generaacutetorů funkciacute
Generaacutetory funkciacute jsou znaacutemi několik desetiletiacute Umožnujiacute generovat zaacutekladniacute průběhy
potřebneacute v elektrotechnice Prvniacutemi způsoby tvorby signaacutelů byli kombinace pasivniacutech
prvků s tranzistory a prvniacutemi integrovanyacutemi obvody mezi ktereacute patřily operačniacute
zesilovače Tyto metody jsou dnes překonaacuteny čiacuteslicovou metodou kteraacute nabiacuteziacute košatějšiacute
možnosti realizace signaacutelu prostřednictviacutem jednoho integrovaneacuteho obvodu Takovyacute
obvod je schopen zastoupit několik jednotlivyacutech analogovyacutech obvodů pro generovaacuteniacute
pouze jednoho tvaru signaacutelu Tato metoda je nazyacutevaacutena DDS - Direct Digital Synthesis
Jejiacute přednostiacute je stabilita přesnost a maximaacutelniacute dosažitelneacute kmitočty Jednoduchyacutem
ovlaacutedaacuteniacutem lze regulovat vyacutestupniacute kmitočet ve zlomciacutech 1 Hz při niacutezkeacutem zkresleniacute
Hlavniacutem zaacutestupcem na trhu je firma Analog Devices kteraacute se touto přiacutemou čiacuteslicovou
synteacutezou dlouhodobě zabyacutevaacute Využitiacute je napřiacuteklad v oborech využiacutevajiacuteciacutech laseroveacute
metody radioveacute obory v oborech měřeniacute v automobiloveacutem průmyslu a komunikačniacute
systeacutemy
11 Metoda DDS
Metoda využiacutevaacute faacutezoveacuteho akumulaacutetoru kteryacute přistupuje do paměti typu ROM ve ktereacute
jsou uloženy digitaacutelniacute vzorky funkce sinus Tuto čiacuteslicovou hodnotu naacutesledně převaacutediacute
DAC převodniacutek kteryacute jednotliveacute vzorky převaacutediacute na analogovyacute signaacutel funkce Tento
signaacutel je daacutele potřeba vyhladil od schodoviteacuteho průběhu kteryacute tento převodniacutek
generuje Tuto skutečnost je třeba ošetřit vyacutestupniacutem filtrem typu dolniacute propust
Obr 11 Blokoveacute scheacutema generovaacuteniacute signaacutelu [4]
3
Ve faacutezoveacutem akumulaacutetoru jsou uloženy informace o požadovaneacutem kmitočtu a faacutezoveacutem
posunu celeacute periody vyacutestupniacuteho signaacutelu Během taktu externiacuteho zdroje hodinovyacutech
impulzů se adresa vzorku v paměti ROM navyšuje o jedničku K vynulovaacuteniacute (přetečeniacute)
dochaacuteziacute při dosaženiacute hodnoty 228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
Maximaacutelniacute teoretickaacute vyacutestupniacute frekvence je polovina externiacuteho hodinoveacuteho signaacutelu
(11)
Laditelnost slova dostaneme podiacutelem kmitočtu externiacuteho zdroje hodinoveacuteho signaacutelu ku
228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
(12)
4
12 Dostupneacute generaacutetory
Předniacute zaacutestupce vyacuteroby DDS generaacutetorů funkciacute Analog Devices nabiacuteziacute širokou škaacutelu
integrovanyacutech obvodů nebo takeacute Texas Instruments Jaacute se zaměřil na obvody Analog
Devices protože meacute kladneacute dosavadniacute zkušenosti jsou praacutevě s touto firmu Jejich
maximaacutelniacute vyacutestupniacute kmitočet se pohybuje v rozmeziacute MHz až po GHz Pracovniacute napětiacute
je čistě na uživateli ktereacute ve svyacutech obvodech využiacutevaacute Napaacutejeniacute takovyacutech obvodů je
možneacute volit od 23 V do 55 V Takto niacutezkaacute napětiacute nepřesahujiacute vyacutekon 1 W protože
proudovyacute odběr se pohybuje v řaacutedech miliampeacuterů
Kladeneacute požadavky
Vyacutestupniacute kmitočet alespoň 1 GHz
Laditelnost alespoň 1 Hz
Způsob komunikace SPI
Dostupnost SAMPL vzorku ANO
MSOP pouzdro ANO
Nejmenšiacute počet pinů pouzdra ANO
Vyacuterobce nabiacuteziacute 36 různyacutech generaacutetorů [5] Maximaacutelniacute teoreticky dosažitelnyacute kmitočet
je 175 GHz Způsoby připojeniacute jsou paralelniacute či přes sběrnici SPI Vyacutekonoveacute kategorie
se pohybujiacute od 11 mW po 42 W Počet pinů pouzder je v rozmeziacute 10 až 100 pinů Při
vyacuteběru ze souhrnneacute tabulky vyraacuteběnyacutech DDS generaacutetorů všechny stanoveneacute požadavky
splňuje generaacutetor AD 9833
Vyacutestupniacute kmitočet je teoreticky možneacute realizovat do 125 MHz Laditelnost slova je
01 Hz Připojeniacute je realizovaacuteno sběrniciacute SPI Disponuje takeacute pouzdrem MSOP s 10
piny Splňuje tiacutem podmiacutenku nejmenšiacuteho dostupneacuteho počtu pinů pouzdra a tiacutem
zjednodušuje budouciacute naacutevrh DPS Vyacutekonovaacute spotřeba se pohybuje kolem 275 mW a
vyacutestupniacute proud je 3 mA
Kromě generovaacuteniacute sinusoveacuteho obdeacutelniacutekoveacuteho či piloveacuteho průběhu v širokeacutem spektru
kmitočtů stojiacute takeacute za zmiacutenku AD9830 AD9831 AD9832 AD9857 AD9858 Lze jimi
generovat signaacutely frekvenčně a faacutezově modulovaneacute Dajiacute se požiacutet i pro kliacutečovaacuteniacute
faacutezovyacutem posunem
5
13 Dostupneacute mikrokontrolery
Na trhu se nejčastěji vyskytujiacute tři zaacutestupci vyacuterobců mikrokontrolerů Jednaacute se o Intel
kteryacute vyraacutebiacute nejčastěji mikrokontrolery řady 8051 Konkurentem na trhu je firma
Microchip kteryacute zastupujiacute mikrokontrolery PIC Posledniacutem silnyacutem zaacutestupcem trhu je
firma Atmel s mikrokontrolery řad AVR
Diacuteky předchoziacutem zkušenostem s produkty firmy Microchip se můj vyacuteběr orientoval na
jejich produkty Nabiacuteziacute se širokaacute škaacutela 8 bitovyacute chipů z řad PIC 10 PIC 12 PIC 16 a
PIC 18 Orientace se zaměřila na posledniacute skupinu kteraacute maacute optimalizovanou
architekturu pro C kompilaacutetory
Požadavky ktereacute mikrokontroler musiacute splňovat
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů Viacutece jak 20 IO
Rychlost CPU Viacutece jak 10 MHz
Programovaacute paměť Viacutece jak 20 kB
Perifeacuterie SPI
Paměť RAM 37 kB
Typ pouzdra TQFP
Obr 12 Počet IO pinů a paměťovyacute prostor jednotlivyacutech řad rodiny PIC [14]
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
51 Sinusoveacute průběhy 29
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy 30
53 Piloveacute průběhy 32
54 Vyacutestupniacute filtr 33
Simulace filtru 33 541
Naměřeneacute hodnoty filtru 34 542
6 Zaacutevěr 36
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute 37
8 Přiacutelohy 40
81 Terminologickyacute slovniacutek 40
82 Seznam tabulek 41
83 Seznam rovnic 41
84 Seznam obraacutezků 42
85 Scheacutema zapojeniacute 44
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů 47
87 Osazovaciacute plaacuteny 50
88 Partlists 53
89 Obsah CD 55
1
Uacutevod
Každyacute elektrotechnik potřebuje k vyacutekonu sveacuteho povolaacuteniacute využiacutevat multimetr
osciloskop a v signaacutelovyacutech soustavaacutech doceniacute takeacute generaacutetor funkciacute pro jejich
diagnostiku a řiacutezeniacute Ciacutelem teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je seznaacutemit se s principy a způsoby
realizace tvarovyacutech generaacutetorů Jeden takovyacute generaacutetor navrhnout zrealizovat a
navrženeacute vyacutestupniacute parametry ověřit v laboratoři Tento Digitaacutelniacute generaacutetor tvarovyacutech
funkciacute pro laboratorniacute použitiacute maacute uživateli daacutet možnost zvolit ze třiacute harmonickyacutech
průběhů Jednaacute se o sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a trojuacutehelniacutekovyacute signaacutel s možnostiacute laděniacute
kmitočtu do vyacuteše 1 GHz Vyacutestupniacute napětiacute maacute byacutet měnitelneacute a splňovat maximaacutelniacute
podmiacutenku 10 Vp-p Vnitřniacute impedance generaacutetoru je určena na 50 Ω Samotneacute ovlaacutedaacuteniacute
např volba funkce kmitočtu potvrzeniacute zadanyacutech hodnot připojeniacute aktivniacuteho vyacutestupu
na BNC konektor volba opakovaacuteniacute zadaacuteniacute tak to vše maacute byacutet realizovaacuten prostřednictviacutem
klaacutevesnice Informace o aktuaacutelniacutem stavu generaacutetoru a odezva na uživatele bude
znaacutezorněna na LCD displeji
V prvniacute čaacutesti se zabyacutevaacutem problematikou funkčniacutech generaacutetorů a to zejmeacutena digitaacutelniacutech
Ty spadajiacute do kategorie přiacutemeacute digitaacutelniacute synteacutezy kteraacute se v anglickyacutech textech vyskytuje
pod zkratkou DDS - Direct Digital Synthesis Tento způsob realizace je v dnešniacute době
nejhojněji využiacutevanyacute svojiacute kvalitou parametrů a jednoduchostiacute pro realizaci
V hlavniacute čaacutesti popisuji zvolenyacute naacutevrh a jednotliveacute diacutelčiacute čaacutesti naacutevrhu podrobněji popisuji
Věnuji se zvlaacutešť hardwaroveacute čaacutest (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka HW) a čaacutesti
softwaroveacute (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka SW) V HW čaacutest se sklaacutedaacute ze třiacute desek
plošnyacutech spojů Prvniacute je napaacutejeciacute deska kteraacute zajišťuje veškeraacute pracovniacute napětiacute
jednotlivyacutem obvodům zařiacutezeniacute Druhyacute plošnyacute spoj je řiacutediacuteciacute deska kteraacute obsahuje
mikrokontroler kteryacute obsluhuje komunikaci a nastaveniacute generaacutetoru a zajištuje
komunikaci uživatele s generaacutetorem prostřednictviacutem připojeneacute maticoveacute klaacutevesnice o
rozměrech 4x4 a informuje uživatel o stavu na LCD displeji Jsou zde připojeny dva
potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu Vlastniacute vyacutestup lze fyzicky
připojit na BNC vyacutestup prostřednictviacutem releacute ktereacute takeacute ovlaacutedaacute uživatel klaacutevesniciacute
prostřednictviacutem mikrokontroleru Třetiacute plošnyacute spoj obsahuje aktivniacute filtr kteryacute je
připojen na generaacutetor funkciacute Na teacuteto desce nachaacutezejiacute dvě releacute kteraacute zajišťujiacute připojeniacute a
odpojen vyacutestupu a při obdeacutelniacutekoveacutem průběhu přivaacutediacute vyacutestup z generaacutetoru přiacutemo na
vyacutestup
Samostatnou kapitolu tvořiacute SW čaacutest kteraacute je podrobněji popsaacutena jako celek tak
jednotliveacute čaacutesti pokud o nich neniacute psaacuteno jinde
Na zaacutevěr se věnuji zhodnoceniacute naměřenyacutech vyacutestupniacutech parametrů jak diacutelčiacutech čaacutestiacute tak i
zařiacutezeniacute jako takoveacutemu
2
1 Problematika generaacutetorů funkciacute
Generaacutetory funkciacute jsou znaacutemi několik desetiletiacute Umožnujiacute generovat zaacutekladniacute průběhy
potřebneacute v elektrotechnice Prvniacutemi způsoby tvorby signaacutelů byli kombinace pasivniacutech
prvků s tranzistory a prvniacutemi integrovanyacutemi obvody mezi ktereacute patřily operačniacute
zesilovače Tyto metody jsou dnes překonaacuteny čiacuteslicovou metodou kteraacute nabiacuteziacute košatějšiacute
možnosti realizace signaacutelu prostřednictviacutem jednoho integrovaneacuteho obvodu Takovyacute
obvod je schopen zastoupit několik jednotlivyacutech analogovyacutech obvodů pro generovaacuteniacute
pouze jednoho tvaru signaacutelu Tato metoda je nazyacutevaacutena DDS - Direct Digital Synthesis
Jejiacute přednostiacute je stabilita přesnost a maximaacutelniacute dosažitelneacute kmitočty Jednoduchyacutem
ovlaacutedaacuteniacutem lze regulovat vyacutestupniacute kmitočet ve zlomciacutech 1 Hz při niacutezkeacutem zkresleniacute
Hlavniacutem zaacutestupcem na trhu je firma Analog Devices kteraacute se touto přiacutemou čiacuteslicovou
synteacutezou dlouhodobě zabyacutevaacute Využitiacute je napřiacuteklad v oborech využiacutevajiacuteciacutech laseroveacute
metody radioveacute obory v oborech měřeniacute v automobiloveacutem průmyslu a komunikačniacute
systeacutemy
11 Metoda DDS
Metoda využiacutevaacute faacutezoveacuteho akumulaacutetoru kteryacute přistupuje do paměti typu ROM ve ktereacute
jsou uloženy digitaacutelniacute vzorky funkce sinus Tuto čiacuteslicovou hodnotu naacutesledně převaacutediacute
DAC převodniacutek kteryacute jednotliveacute vzorky převaacutediacute na analogovyacute signaacutel funkce Tento
signaacutel je daacutele potřeba vyhladil od schodoviteacuteho průběhu kteryacute tento převodniacutek
generuje Tuto skutečnost je třeba ošetřit vyacutestupniacutem filtrem typu dolniacute propust
Obr 11 Blokoveacute scheacutema generovaacuteniacute signaacutelu [4]
3
Ve faacutezoveacutem akumulaacutetoru jsou uloženy informace o požadovaneacutem kmitočtu a faacutezoveacutem
posunu celeacute periody vyacutestupniacuteho signaacutelu Během taktu externiacuteho zdroje hodinovyacutech
impulzů se adresa vzorku v paměti ROM navyšuje o jedničku K vynulovaacuteniacute (přetečeniacute)
dochaacuteziacute při dosaženiacute hodnoty 228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
Maximaacutelniacute teoretickaacute vyacutestupniacute frekvence je polovina externiacuteho hodinoveacuteho signaacutelu
(11)
Laditelnost slova dostaneme podiacutelem kmitočtu externiacuteho zdroje hodinoveacuteho signaacutelu ku
228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
(12)
4
12 Dostupneacute generaacutetory
Předniacute zaacutestupce vyacuteroby DDS generaacutetorů funkciacute Analog Devices nabiacuteziacute širokou škaacutelu
integrovanyacutech obvodů nebo takeacute Texas Instruments Jaacute se zaměřil na obvody Analog
Devices protože meacute kladneacute dosavadniacute zkušenosti jsou praacutevě s touto firmu Jejich
maximaacutelniacute vyacutestupniacute kmitočet se pohybuje v rozmeziacute MHz až po GHz Pracovniacute napětiacute
je čistě na uživateli ktereacute ve svyacutech obvodech využiacutevaacute Napaacutejeniacute takovyacutech obvodů je
možneacute volit od 23 V do 55 V Takto niacutezkaacute napětiacute nepřesahujiacute vyacutekon 1 W protože
proudovyacute odběr se pohybuje v řaacutedech miliampeacuterů
Kladeneacute požadavky
Vyacutestupniacute kmitočet alespoň 1 GHz
Laditelnost alespoň 1 Hz
Způsob komunikace SPI
Dostupnost SAMPL vzorku ANO
MSOP pouzdro ANO
Nejmenšiacute počet pinů pouzdra ANO
Vyacuterobce nabiacuteziacute 36 různyacutech generaacutetorů [5] Maximaacutelniacute teoreticky dosažitelnyacute kmitočet
je 175 GHz Způsoby připojeniacute jsou paralelniacute či přes sběrnici SPI Vyacutekonoveacute kategorie
se pohybujiacute od 11 mW po 42 W Počet pinů pouzder je v rozmeziacute 10 až 100 pinů Při
vyacuteběru ze souhrnneacute tabulky vyraacuteběnyacutech DDS generaacutetorů všechny stanoveneacute požadavky
splňuje generaacutetor AD 9833
Vyacutestupniacute kmitočet je teoreticky možneacute realizovat do 125 MHz Laditelnost slova je
01 Hz Připojeniacute je realizovaacuteno sběrniciacute SPI Disponuje takeacute pouzdrem MSOP s 10
piny Splňuje tiacutem podmiacutenku nejmenšiacuteho dostupneacuteho počtu pinů pouzdra a tiacutem
zjednodušuje budouciacute naacutevrh DPS Vyacutekonovaacute spotřeba se pohybuje kolem 275 mW a
vyacutestupniacute proud je 3 mA
Kromě generovaacuteniacute sinusoveacuteho obdeacutelniacutekoveacuteho či piloveacuteho průběhu v širokeacutem spektru
kmitočtů stojiacute takeacute za zmiacutenku AD9830 AD9831 AD9832 AD9857 AD9858 Lze jimi
generovat signaacutely frekvenčně a faacutezově modulovaneacute Dajiacute se požiacutet i pro kliacutečovaacuteniacute
faacutezovyacutem posunem
5
13 Dostupneacute mikrokontrolery
Na trhu se nejčastěji vyskytujiacute tři zaacutestupci vyacuterobců mikrokontrolerů Jednaacute se o Intel
kteryacute vyraacutebiacute nejčastěji mikrokontrolery řady 8051 Konkurentem na trhu je firma
Microchip kteryacute zastupujiacute mikrokontrolery PIC Posledniacutem silnyacutem zaacutestupcem trhu je
firma Atmel s mikrokontrolery řad AVR
Diacuteky předchoziacutem zkušenostem s produkty firmy Microchip se můj vyacuteběr orientoval na
jejich produkty Nabiacuteziacute se širokaacute škaacutela 8 bitovyacute chipů z řad PIC 10 PIC 12 PIC 16 a
PIC 18 Orientace se zaměřila na posledniacute skupinu kteraacute maacute optimalizovanou
architekturu pro C kompilaacutetory
Požadavky ktereacute mikrokontroler musiacute splňovat
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů Viacutece jak 20 IO
Rychlost CPU Viacutece jak 10 MHz
Programovaacute paměť Viacutece jak 20 kB
Perifeacuterie SPI
Paměť RAM 37 kB
Typ pouzdra TQFP
Obr 12 Počet IO pinů a paměťovyacute prostor jednotlivyacutech řad rodiny PIC [14]
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
1
Uacutevod
Každyacute elektrotechnik potřebuje k vyacutekonu sveacuteho povolaacuteniacute využiacutevat multimetr
osciloskop a v signaacutelovyacutech soustavaacutech doceniacute takeacute generaacutetor funkciacute pro jejich
diagnostiku a řiacutezeniacute Ciacutelem teacuteto bakalaacuteřskeacute praacutece je seznaacutemit se s principy a způsoby
realizace tvarovyacutech generaacutetorů Jeden takovyacute generaacutetor navrhnout zrealizovat a
navrženeacute vyacutestupniacute parametry ověřit v laboratoři Tento Digitaacutelniacute generaacutetor tvarovyacutech
funkciacute pro laboratorniacute použitiacute maacute uživateli daacutet možnost zvolit ze třiacute harmonickyacutech
průběhů Jednaacute se o sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a trojuacutehelniacutekovyacute signaacutel s možnostiacute laděniacute
kmitočtu do vyacuteše 1 GHz Vyacutestupniacute napětiacute maacute byacutet měnitelneacute a splňovat maximaacutelniacute
podmiacutenku 10 Vp-p Vnitřniacute impedance generaacutetoru je určena na 50 Ω Samotneacute ovlaacutedaacuteniacute
např volba funkce kmitočtu potvrzeniacute zadanyacutech hodnot připojeniacute aktivniacuteho vyacutestupu
na BNC konektor volba opakovaacuteniacute zadaacuteniacute tak to vše maacute byacutet realizovaacuten prostřednictviacutem
klaacutevesnice Informace o aktuaacutelniacutem stavu generaacutetoru a odezva na uživatele bude
znaacutezorněna na LCD displeji
V prvniacute čaacutesti se zabyacutevaacutem problematikou funkčniacutech generaacutetorů a to zejmeacutena digitaacutelniacutech
Ty spadajiacute do kategorie přiacutemeacute digitaacutelniacute synteacutezy kteraacute se v anglickyacutech textech vyskytuje
pod zkratkou DDS - Direct Digital Synthesis Tento způsob realizace je v dnešniacute době
nejhojněji využiacutevanyacute svojiacute kvalitou parametrů a jednoduchostiacute pro realizaci
V hlavniacute čaacutesti popisuji zvolenyacute naacutevrh a jednotliveacute diacutelčiacute čaacutesti naacutevrhu podrobněji popisuji
Věnuji se zvlaacutešť hardwaroveacute čaacutest (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka HW) a čaacutesti
softwaroveacute (daacutele bude v textu uvaacuteděna zkratka SW) V HW čaacutest se sklaacutedaacute ze třiacute desek
plošnyacutech spojů Prvniacute je napaacutejeciacute deska kteraacute zajišťuje veškeraacute pracovniacute napětiacute
jednotlivyacutem obvodům zařiacutezeniacute Druhyacute plošnyacute spoj je řiacutediacuteciacute deska kteraacute obsahuje
mikrokontroler kteryacute obsluhuje komunikaci a nastaveniacute generaacutetoru a zajištuje
komunikaci uživatele s generaacutetorem prostřednictviacutem připojeneacute maticoveacute klaacutevesnice o
rozměrech 4x4 a informuje uživatel o stavu na LCD displeji Jsou zde připojeny dva
potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu Vlastniacute vyacutestup lze fyzicky
připojit na BNC vyacutestup prostřednictviacutem releacute ktereacute takeacute ovlaacutedaacute uživatel klaacutevesniciacute
prostřednictviacutem mikrokontroleru Třetiacute plošnyacute spoj obsahuje aktivniacute filtr kteryacute je
připojen na generaacutetor funkciacute Na teacuteto desce nachaacutezejiacute dvě releacute kteraacute zajišťujiacute připojeniacute a
odpojen vyacutestupu a při obdeacutelniacutekoveacutem průběhu přivaacutediacute vyacutestup z generaacutetoru přiacutemo na
vyacutestup
Samostatnou kapitolu tvořiacute SW čaacutest kteraacute je podrobněji popsaacutena jako celek tak
jednotliveacute čaacutesti pokud o nich neniacute psaacuteno jinde
Na zaacutevěr se věnuji zhodnoceniacute naměřenyacutech vyacutestupniacutech parametrů jak diacutelčiacutech čaacutestiacute tak i
zařiacutezeniacute jako takoveacutemu
2
1 Problematika generaacutetorů funkciacute
Generaacutetory funkciacute jsou znaacutemi několik desetiletiacute Umožnujiacute generovat zaacutekladniacute průběhy
potřebneacute v elektrotechnice Prvniacutemi způsoby tvorby signaacutelů byli kombinace pasivniacutech
prvků s tranzistory a prvniacutemi integrovanyacutemi obvody mezi ktereacute patřily operačniacute
zesilovače Tyto metody jsou dnes překonaacuteny čiacuteslicovou metodou kteraacute nabiacuteziacute košatějšiacute
možnosti realizace signaacutelu prostřednictviacutem jednoho integrovaneacuteho obvodu Takovyacute
obvod je schopen zastoupit několik jednotlivyacutech analogovyacutech obvodů pro generovaacuteniacute
pouze jednoho tvaru signaacutelu Tato metoda je nazyacutevaacutena DDS - Direct Digital Synthesis
Jejiacute přednostiacute je stabilita přesnost a maximaacutelniacute dosažitelneacute kmitočty Jednoduchyacutem
ovlaacutedaacuteniacutem lze regulovat vyacutestupniacute kmitočet ve zlomciacutech 1 Hz při niacutezkeacutem zkresleniacute
Hlavniacutem zaacutestupcem na trhu je firma Analog Devices kteraacute se touto přiacutemou čiacuteslicovou
synteacutezou dlouhodobě zabyacutevaacute Využitiacute je napřiacuteklad v oborech využiacutevajiacuteciacutech laseroveacute
metody radioveacute obory v oborech měřeniacute v automobiloveacutem průmyslu a komunikačniacute
systeacutemy
11 Metoda DDS
Metoda využiacutevaacute faacutezoveacuteho akumulaacutetoru kteryacute přistupuje do paměti typu ROM ve ktereacute
jsou uloženy digitaacutelniacute vzorky funkce sinus Tuto čiacuteslicovou hodnotu naacutesledně převaacutediacute
DAC převodniacutek kteryacute jednotliveacute vzorky převaacutediacute na analogovyacute signaacutel funkce Tento
signaacutel je daacutele potřeba vyhladil od schodoviteacuteho průběhu kteryacute tento převodniacutek
generuje Tuto skutečnost je třeba ošetřit vyacutestupniacutem filtrem typu dolniacute propust
Obr 11 Blokoveacute scheacutema generovaacuteniacute signaacutelu [4]
3
Ve faacutezoveacutem akumulaacutetoru jsou uloženy informace o požadovaneacutem kmitočtu a faacutezoveacutem
posunu celeacute periody vyacutestupniacuteho signaacutelu Během taktu externiacuteho zdroje hodinovyacutech
impulzů se adresa vzorku v paměti ROM navyšuje o jedničku K vynulovaacuteniacute (přetečeniacute)
dochaacuteziacute při dosaženiacute hodnoty 228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
Maximaacutelniacute teoretickaacute vyacutestupniacute frekvence je polovina externiacuteho hodinoveacuteho signaacutelu
(11)
Laditelnost slova dostaneme podiacutelem kmitočtu externiacuteho zdroje hodinoveacuteho signaacutelu ku
228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
(12)
4
12 Dostupneacute generaacutetory
Předniacute zaacutestupce vyacuteroby DDS generaacutetorů funkciacute Analog Devices nabiacuteziacute širokou škaacutelu
integrovanyacutech obvodů nebo takeacute Texas Instruments Jaacute se zaměřil na obvody Analog
Devices protože meacute kladneacute dosavadniacute zkušenosti jsou praacutevě s touto firmu Jejich
maximaacutelniacute vyacutestupniacute kmitočet se pohybuje v rozmeziacute MHz až po GHz Pracovniacute napětiacute
je čistě na uživateli ktereacute ve svyacutech obvodech využiacutevaacute Napaacutejeniacute takovyacutech obvodů je
možneacute volit od 23 V do 55 V Takto niacutezkaacute napětiacute nepřesahujiacute vyacutekon 1 W protože
proudovyacute odběr se pohybuje v řaacutedech miliampeacuterů
Kladeneacute požadavky
Vyacutestupniacute kmitočet alespoň 1 GHz
Laditelnost alespoň 1 Hz
Způsob komunikace SPI
Dostupnost SAMPL vzorku ANO
MSOP pouzdro ANO
Nejmenšiacute počet pinů pouzdra ANO
Vyacuterobce nabiacuteziacute 36 různyacutech generaacutetorů [5] Maximaacutelniacute teoreticky dosažitelnyacute kmitočet
je 175 GHz Způsoby připojeniacute jsou paralelniacute či přes sběrnici SPI Vyacutekonoveacute kategorie
se pohybujiacute od 11 mW po 42 W Počet pinů pouzder je v rozmeziacute 10 až 100 pinů Při
vyacuteběru ze souhrnneacute tabulky vyraacuteběnyacutech DDS generaacutetorů všechny stanoveneacute požadavky
splňuje generaacutetor AD 9833
Vyacutestupniacute kmitočet je teoreticky možneacute realizovat do 125 MHz Laditelnost slova je
01 Hz Připojeniacute je realizovaacuteno sběrniciacute SPI Disponuje takeacute pouzdrem MSOP s 10
piny Splňuje tiacutem podmiacutenku nejmenšiacuteho dostupneacuteho počtu pinů pouzdra a tiacutem
zjednodušuje budouciacute naacutevrh DPS Vyacutekonovaacute spotřeba se pohybuje kolem 275 mW a
vyacutestupniacute proud je 3 mA
Kromě generovaacuteniacute sinusoveacuteho obdeacutelniacutekoveacuteho či piloveacuteho průběhu v širokeacutem spektru
kmitočtů stojiacute takeacute za zmiacutenku AD9830 AD9831 AD9832 AD9857 AD9858 Lze jimi
generovat signaacutely frekvenčně a faacutezově modulovaneacute Dajiacute se požiacutet i pro kliacutečovaacuteniacute
faacutezovyacutem posunem
5
13 Dostupneacute mikrokontrolery
Na trhu se nejčastěji vyskytujiacute tři zaacutestupci vyacuterobců mikrokontrolerů Jednaacute se o Intel
kteryacute vyraacutebiacute nejčastěji mikrokontrolery řady 8051 Konkurentem na trhu je firma
Microchip kteryacute zastupujiacute mikrokontrolery PIC Posledniacutem silnyacutem zaacutestupcem trhu je
firma Atmel s mikrokontrolery řad AVR
Diacuteky předchoziacutem zkušenostem s produkty firmy Microchip se můj vyacuteběr orientoval na
jejich produkty Nabiacuteziacute se širokaacute škaacutela 8 bitovyacute chipů z řad PIC 10 PIC 12 PIC 16 a
PIC 18 Orientace se zaměřila na posledniacute skupinu kteraacute maacute optimalizovanou
architekturu pro C kompilaacutetory
Požadavky ktereacute mikrokontroler musiacute splňovat
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů Viacutece jak 20 IO
Rychlost CPU Viacutece jak 10 MHz
Programovaacute paměť Viacutece jak 20 kB
Perifeacuterie SPI
Paměť RAM 37 kB
Typ pouzdra TQFP
Obr 12 Počet IO pinů a paměťovyacute prostor jednotlivyacutech řad rodiny PIC [14]
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
2
1 Problematika generaacutetorů funkciacute
Generaacutetory funkciacute jsou znaacutemi několik desetiletiacute Umožnujiacute generovat zaacutekladniacute průběhy
potřebneacute v elektrotechnice Prvniacutemi způsoby tvorby signaacutelů byli kombinace pasivniacutech
prvků s tranzistory a prvniacutemi integrovanyacutemi obvody mezi ktereacute patřily operačniacute
zesilovače Tyto metody jsou dnes překonaacuteny čiacuteslicovou metodou kteraacute nabiacuteziacute košatějšiacute
možnosti realizace signaacutelu prostřednictviacutem jednoho integrovaneacuteho obvodu Takovyacute
obvod je schopen zastoupit několik jednotlivyacutech analogovyacutech obvodů pro generovaacuteniacute
pouze jednoho tvaru signaacutelu Tato metoda je nazyacutevaacutena DDS - Direct Digital Synthesis
Jejiacute přednostiacute je stabilita přesnost a maximaacutelniacute dosažitelneacute kmitočty Jednoduchyacutem
ovlaacutedaacuteniacutem lze regulovat vyacutestupniacute kmitočet ve zlomciacutech 1 Hz při niacutezkeacutem zkresleniacute
Hlavniacutem zaacutestupcem na trhu je firma Analog Devices kteraacute se touto přiacutemou čiacuteslicovou
synteacutezou dlouhodobě zabyacutevaacute Využitiacute je napřiacuteklad v oborech využiacutevajiacuteciacutech laseroveacute
metody radioveacute obory v oborech měřeniacute v automobiloveacutem průmyslu a komunikačniacute
systeacutemy
11 Metoda DDS
Metoda využiacutevaacute faacutezoveacuteho akumulaacutetoru kteryacute přistupuje do paměti typu ROM ve ktereacute
jsou uloženy digitaacutelniacute vzorky funkce sinus Tuto čiacuteslicovou hodnotu naacutesledně převaacutediacute
DAC převodniacutek kteryacute jednotliveacute vzorky převaacutediacute na analogovyacute signaacutel funkce Tento
signaacutel je daacutele potřeba vyhladil od schodoviteacuteho průběhu kteryacute tento převodniacutek
generuje Tuto skutečnost je třeba ošetřit vyacutestupniacutem filtrem typu dolniacute propust
Obr 11 Blokoveacute scheacutema generovaacuteniacute signaacutelu [4]
3
Ve faacutezoveacutem akumulaacutetoru jsou uloženy informace o požadovaneacutem kmitočtu a faacutezoveacutem
posunu celeacute periody vyacutestupniacuteho signaacutelu Během taktu externiacuteho zdroje hodinovyacutech
impulzů se adresa vzorku v paměti ROM navyšuje o jedničku K vynulovaacuteniacute (přetečeniacute)
dochaacuteziacute při dosaženiacute hodnoty 228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
Maximaacutelniacute teoretickaacute vyacutestupniacute frekvence je polovina externiacuteho hodinoveacuteho signaacutelu
(11)
Laditelnost slova dostaneme podiacutelem kmitočtu externiacuteho zdroje hodinoveacuteho signaacutelu ku
228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
(12)
4
12 Dostupneacute generaacutetory
Předniacute zaacutestupce vyacuteroby DDS generaacutetorů funkciacute Analog Devices nabiacuteziacute širokou škaacutelu
integrovanyacutech obvodů nebo takeacute Texas Instruments Jaacute se zaměřil na obvody Analog
Devices protože meacute kladneacute dosavadniacute zkušenosti jsou praacutevě s touto firmu Jejich
maximaacutelniacute vyacutestupniacute kmitočet se pohybuje v rozmeziacute MHz až po GHz Pracovniacute napětiacute
je čistě na uživateli ktereacute ve svyacutech obvodech využiacutevaacute Napaacutejeniacute takovyacutech obvodů je
možneacute volit od 23 V do 55 V Takto niacutezkaacute napětiacute nepřesahujiacute vyacutekon 1 W protože
proudovyacute odběr se pohybuje v řaacutedech miliampeacuterů
Kladeneacute požadavky
Vyacutestupniacute kmitočet alespoň 1 GHz
Laditelnost alespoň 1 Hz
Způsob komunikace SPI
Dostupnost SAMPL vzorku ANO
MSOP pouzdro ANO
Nejmenšiacute počet pinů pouzdra ANO
Vyacuterobce nabiacuteziacute 36 různyacutech generaacutetorů [5] Maximaacutelniacute teoreticky dosažitelnyacute kmitočet
je 175 GHz Způsoby připojeniacute jsou paralelniacute či přes sběrnici SPI Vyacutekonoveacute kategorie
se pohybujiacute od 11 mW po 42 W Počet pinů pouzder je v rozmeziacute 10 až 100 pinů Při
vyacuteběru ze souhrnneacute tabulky vyraacuteběnyacutech DDS generaacutetorů všechny stanoveneacute požadavky
splňuje generaacutetor AD 9833
Vyacutestupniacute kmitočet je teoreticky možneacute realizovat do 125 MHz Laditelnost slova je
01 Hz Připojeniacute je realizovaacuteno sběrniciacute SPI Disponuje takeacute pouzdrem MSOP s 10
piny Splňuje tiacutem podmiacutenku nejmenšiacuteho dostupneacuteho počtu pinů pouzdra a tiacutem
zjednodušuje budouciacute naacutevrh DPS Vyacutekonovaacute spotřeba se pohybuje kolem 275 mW a
vyacutestupniacute proud je 3 mA
Kromě generovaacuteniacute sinusoveacuteho obdeacutelniacutekoveacuteho či piloveacuteho průběhu v širokeacutem spektru
kmitočtů stojiacute takeacute za zmiacutenku AD9830 AD9831 AD9832 AD9857 AD9858 Lze jimi
generovat signaacutely frekvenčně a faacutezově modulovaneacute Dajiacute se požiacutet i pro kliacutečovaacuteniacute
faacutezovyacutem posunem
5
13 Dostupneacute mikrokontrolery
Na trhu se nejčastěji vyskytujiacute tři zaacutestupci vyacuterobců mikrokontrolerů Jednaacute se o Intel
kteryacute vyraacutebiacute nejčastěji mikrokontrolery řady 8051 Konkurentem na trhu je firma
Microchip kteryacute zastupujiacute mikrokontrolery PIC Posledniacutem silnyacutem zaacutestupcem trhu je
firma Atmel s mikrokontrolery řad AVR
Diacuteky předchoziacutem zkušenostem s produkty firmy Microchip se můj vyacuteběr orientoval na
jejich produkty Nabiacuteziacute se širokaacute škaacutela 8 bitovyacute chipů z řad PIC 10 PIC 12 PIC 16 a
PIC 18 Orientace se zaměřila na posledniacute skupinu kteraacute maacute optimalizovanou
architekturu pro C kompilaacutetory
Požadavky ktereacute mikrokontroler musiacute splňovat
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů Viacutece jak 20 IO
Rychlost CPU Viacutece jak 10 MHz
Programovaacute paměť Viacutece jak 20 kB
Perifeacuterie SPI
Paměť RAM 37 kB
Typ pouzdra TQFP
Obr 12 Počet IO pinů a paměťovyacute prostor jednotlivyacutech řad rodiny PIC [14]
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
3
Ve faacutezoveacutem akumulaacutetoru jsou uloženy informace o požadovaneacutem kmitočtu a faacutezoveacutem
posunu celeacute periody vyacutestupniacuteho signaacutelu Během taktu externiacuteho zdroje hodinovyacutech
impulzů se adresa vzorku v paměti ROM navyšuje o jedničku K vynulovaacuteniacute (přetečeniacute)
dochaacuteziacute při dosaženiacute hodnoty 228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
Maximaacutelniacute teoretickaacute vyacutestupniacute frekvence je polovina externiacuteho hodinoveacuteho signaacutelu
(11)
Laditelnost slova dostaneme podiacutelem kmitočtu externiacuteho zdroje hodinoveacuteho signaacutelu ku
228
(28 bitovyacute faacutezovyacute akumulaacutetor)
(12)
4
12 Dostupneacute generaacutetory
Předniacute zaacutestupce vyacuteroby DDS generaacutetorů funkciacute Analog Devices nabiacuteziacute širokou škaacutelu
integrovanyacutech obvodů nebo takeacute Texas Instruments Jaacute se zaměřil na obvody Analog
Devices protože meacute kladneacute dosavadniacute zkušenosti jsou praacutevě s touto firmu Jejich
maximaacutelniacute vyacutestupniacute kmitočet se pohybuje v rozmeziacute MHz až po GHz Pracovniacute napětiacute
je čistě na uživateli ktereacute ve svyacutech obvodech využiacutevaacute Napaacutejeniacute takovyacutech obvodů je
možneacute volit od 23 V do 55 V Takto niacutezkaacute napětiacute nepřesahujiacute vyacutekon 1 W protože
proudovyacute odběr se pohybuje v řaacutedech miliampeacuterů
Kladeneacute požadavky
Vyacutestupniacute kmitočet alespoň 1 GHz
Laditelnost alespoň 1 Hz
Způsob komunikace SPI
Dostupnost SAMPL vzorku ANO
MSOP pouzdro ANO
Nejmenšiacute počet pinů pouzdra ANO
Vyacuterobce nabiacuteziacute 36 různyacutech generaacutetorů [5] Maximaacutelniacute teoreticky dosažitelnyacute kmitočet
je 175 GHz Způsoby připojeniacute jsou paralelniacute či přes sběrnici SPI Vyacutekonoveacute kategorie
se pohybujiacute od 11 mW po 42 W Počet pinů pouzder je v rozmeziacute 10 až 100 pinů Při
vyacuteběru ze souhrnneacute tabulky vyraacuteběnyacutech DDS generaacutetorů všechny stanoveneacute požadavky
splňuje generaacutetor AD 9833
Vyacutestupniacute kmitočet je teoreticky možneacute realizovat do 125 MHz Laditelnost slova je
01 Hz Připojeniacute je realizovaacuteno sběrniciacute SPI Disponuje takeacute pouzdrem MSOP s 10
piny Splňuje tiacutem podmiacutenku nejmenšiacuteho dostupneacuteho počtu pinů pouzdra a tiacutem
zjednodušuje budouciacute naacutevrh DPS Vyacutekonovaacute spotřeba se pohybuje kolem 275 mW a
vyacutestupniacute proud je 3 mA
Kromě generovaacuteniacute sinusoveacuteho obdeacutelniacutekoveacuteho či piloveacuteho průběhu v širokeacutem spektru
kmitočtů stojiacute takeacute za zmiacutenku AD9830 AD9831 AD9832 AD9857 AD9858 Lze jimi
generovat signaacutely frekvenčně a faacutezově modulovaneacute Dajiacute se požiacutet i pro kliacutečovaacuteniacute
faacutezovyacutem posunem
5
13 Dostupneacute mikrokontrolery
Na trhu se nejčastěji vyskytujiacute tři zaacutestupci vyacuterobců mikrokontrolerů Jednaacute se o Intel
kteryacute vyraacutebiacute nejčastěji mikrokontrolery řady 8051 Konkurentem na trhu je firma
Microchip kteryacute zastupujiacute mikrokontrolery PIC Posledniacutem silnyacutem zaacutestupcem trhu je
firma Atmel s mikrokontrolery řad AVR
Diacuteky předchoziacutem zkušenostem s produkty firmy Microchip se můj vyacuteběr orientoval na
jejich produkty Nabiacuteziacute se širokaacute škaacutela 8 bitovyacute chipů z řad PIC 10 PIC 12 PIC 16 a
PIC 18 Orientace se zaměřila na posledniacute skupinu kteraacute maacute optimalizovanou
architekturu pro C kompilaacutetory
Požadavky ktereacute mikrokontroler musiacute splňovat
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů Viacutece jak 20 IO
Rychlost CPU Viacutece jak 10 MHz
Programovaacute paměť Viacutece jak 20 kB
Perifeacuterie SPI
Paměť RAM 37 kB
Typ pouzdra TQFP
Obr 12 Počet IO pinů a paměťovyacute prostor jednotlivyacutech řad rodiny PIC [14]
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
4
12 Dostupneacute generaacutetory
Předniacute zaacutestupce vyacuteroby DDS generaacutetorů funkciacute Analog Devices nabiacuteziacute širokou škaacutelu
integrovanyacutech obvodů nebo takeacute Texas Instruments Jaacute se zaměřil na obvody Analog
Devices protože meacute kladneacute dosavadniacute zkušenosti jsou praacutevě s touto firmu Jejich
maximaacutelniacute vyacutestupniacute kmitočet se pohybuje v rozmeziacute MHz až po GHz Pracovniacute napětiacute
je čistě na uživateli ktereacute ve svyacutech obvodech využiacutevaacute Napaacutejeniacute takovyacutech obvodů je
možneacute volit od 23 V do 55 V Takto niacutezkaacute napětiacute nepřesahujiacute vyacutekon 1 W protože
proudovyacute odběr se pohybuje v řaacutedech miliampeacuterů
Kladeneacute požadavky
Vyacutestupniacute kmitočet alespoň 1 GHz
Laditelnost alespoň 1 Hz
Způsob komunikace SPI
Dostupnost SAMPL vzorku ANO
MSOP pouzdro ANO
Nejmenšiacute počet pinů pouzdra ANO
Vyacuterobce nabiacuteziacute 36 různyacutech generaacutetorů [5] Maximaacutelniacute teoreticky dosažitelnyacute kmitočet
je 175 GHz Způsoby připojeniacute jsou paralelniacute či přes sběrnici SPI Vyacutekonoveacute kategorie
se pohybujiacute od 11 mW po 42 W Počet pinů pouzder je v rozmeziacute 10 až 100 pinů Při
vyacuteběru ze souhrnneacute tabulky vyraacuteběnyacutech DDS generaacutetorů všechny stanoveneacute požadavky
splňuje generaacutetor AD 9833
Vyacutestupniacute kmitočet je teoreticky možneacute realizovat do 125 MHz Laditelnost slova je
01 Hz Připojeniacute je realizovaacuteno sběrniciacute SPI Disponuje takeacute pouzdrem MSOP s 10
piny Splňuje tiacutem podmiacutenku nejmenšiacuteho dostupneacuteho počtu pinů pouzdra a tiacutem
zjednodušuje budouciacute naacutevrh DPS Vyacutekonovaacute spotřeba se pohybuje kolem 275 mW a
vyacutestupniacute proud je 3 mA
Kromě generovaacuteniacute sinusoveacuteho obdeacutelniacutekoveacuteho či piloveacuteho průběhu v širokeacutem spektru
kmitočtů stojiacute takeacute za zmiacutenku AD9830 AD9831 AD9832 AD9857 AD9858 Lze jimi
generovat signaacutely frekvenčně a faacutezově modulovaneacute Dajiacute se požiacutet i pro kliacutečovaacuteniacute
faacutezovyacutem posunem
5
13 Dostupneacute mikrokontrolery
Na trhu se nejčastěji vyskytujiacute tři zaacutestupci vyacuterobců mikrokontrolerů Jednaacute se o Intel
kteryacute vyraacutebiacute nejčastěji mikrokontrolery řady 8051 Konkurentem na trhu je firma
Microchip kteryacute zastupujiacute mikrokontrolery PIC Posledniacutem silnyacutem zaacutestupcem trhu je
firma Atmel s mikrokontrolery řad AVR
Diacuteky předchoziacutem zkušenostem s produkty firmy Microchip se můj vyacuteběr orientoval na
jejich produkty Nabiacuteziacute se širokaacute škaacutela 8 bitovyacute chipů z řad PIC 10 PIC 12 PIC 16 a
PIC 18 Orientace se zaměřila na posledniacute skupinu kteraacute maacute optimalizovanou
architekturu pro C kompilaacutetory
Požadavky ktereacute mikrokontroler musiacute splňovat
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů Viacutece jak 20 IO
Rychlost CPU Viacutece jak 10 MHz
Programovaacute paměť Viacutece jak 20 kB
Perifeacuterie SPI
Paměť RAM 37 kB
Typ pouzdra TQFP
Obr 12 Počet IO pinů a paměťovyacute prostor jednotlivyacutech řad rodiny PIC [14]
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
5
13 Dostupneacute mikrokontrolery
Na trhu se nejčastěji vyskytujiacute tři zaacutestupci vyacuterobců mikrokontrolerů Jednaacute se o Intel
kteryacute vyraacutebiacute nejčastěji mikrokontrolery řady 8051 Konkurentem na trhu je firma
Microchip kteryacute zastupujiacute mikrokontrolery PIC Posledniacutem silnyacutem zaacutestupcem trhu je
firma Atmel s mikrokontrolery řad AVR
Diacuteky předchoziacutem zkušenostem s produkty firmy Microchip se můj vyacuteběr orientoval na
jejich produkty Nabiacuteziacute se širokaacute škaacutela 8 bitovyacute chipů z řad PIC 10 PIC 12 PIC 16 a
PIC 18 Orientace se zaměřila na posledniacute skupinu kteraacute maacute optimalizovanou
architekturu pro C kompilaacutetory
Požadavky ktereacute mikrokontroler musiacute splňovat
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů Viacutece jak 20 IO
Rychlost CPU Viacutece jak 10 MHz
Programovaacute paměť Viacutece jak 20 kB
Perifeacuterie SPI
Paměť RAM 37 kB
Typ pouzdra TQFP
Obr 12 Počet IO pinů a paměťovyacute prostor jednotlivyacutech řad rodiny PIC [14]
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
6
Tyto požadavky splňuje PIC18F46K22
Dostatečnyacute počet vyacutestupniacutech pinů 36 IO
Rychlost CPU Až 64 MHz
Programovaacute paměť Až 64 kB
Perifeacuterie 2x SPI
Paměť RAM 3896 kB
Typ pouzdra TQFP
Předchoziacute zkušenosti ANO
Obr 13 Porovnaacuteniacute 8 bitovyacutech architektur řad PIC
[14]
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
7
2 Použityacute generaacutetor AD 9833
Tento programovatelnyacute generaacutetor disponuje 28 bitovyacutemi frekvenčniacutemi registry
Maximaacutelniacute kmitočet taktovaciacuteho obvodu kteryacute lze připojit je 25 MHz Při tomto
kmitočtu je minimaacutelniacute možnyacute krok laděniacute frekvence je 01 Hz Při použitiacute vnějšiacuteho
zdroje taktovaciacuteho kmitočtu 1 MHz lze dosaacutehnout kroku laděniacute 0004 Hz
Zapisovaacuteniacute instrukciacute probiacutehaacute po sběrnici SPI kterou lze dosaacutehnout přenosoveacute rychlosti
až 40 MHz při použitiacute kompatibilniacuteho mikrokontroleru Pracovniacute napaacutejeniacute se pohybuje
v rozmeziacute 23 V po 55 V Obvod disponuje funkciacute SLEEP Ta umožnuje sniacuteživ
vyacutekonovou spotřebu v okamžiku kdy nejsou určiteacute perifeacuterie obvodu potřeba využiacutevat
Vypiacutenat lze i DAC převodniacutek v přiacutepadě pokud je z generaacutetoru odebiacuteraacuten hodinovyacute
signaacutel jako zdroj přesneacuteho kmitočtu Vyacutestupniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 380 až
650 mV Vyacutekonovaacute spotřeba nepřesaacutehne 20 mW
Obvod pracuje saacutem bez potřeby připojeniacute dalšiacute vnějšiacutech součaacutestek krom zdroje
hodinoveacuteho kmitočtu Od daneacuteho kmitočtu se odviacutejiacute jeho vlastniacute kmitočtoveacute vlastnosti a
schopnost přesnosti laditelnosti
Obr 21 Generaacutetor AD 9833 [29]
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
8
21 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
Na obraacutezku kteryacute popisuje funkčniacute zapojeniacute je vidět jednotliveacute bloky a jejich
vzaacutejemnou operačniacute naacutevaznost
FREQ0 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FREQ1 REG 28 bitovyacute frekvenčniacute registr
FSYNC prvek SPI komunikace
SCLK prvek SPI komunikace
SDATA prvek SPI komunikace
CONTROL REGISTR 16 bitovyacute Control registr
SIN ROM paměť se vzorky průběhu Sinus
FHASE0 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
FHASE1 REG 12 bitovyacute faacutezovyacute registr
DIVIDE BY 2 dělička 2
10 ndash bit DAC Digital to Analog převodniacutek
Obr 22 Funkčniacute blokovyacute diagram [10]
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
9
Čiacuteslo pinu Naacutezev pinu Popis funkce
1 COMP Blokovaacuteniacute napaacutejeniacute DAC převodniacuteku
2 VDD Kladneacute digitaacutelniacute napaacutejeniacute obvodu
3 CAP25V
Pin pro vnějšiacute připojeniacute blokovaciacuteho kondenzaacutetoru k
referenčniacutemu napětiacute 27 V Při menšiacutem napaacutejeniacute jak 2 7 V
je napaacutejeciacute napaacutejeniacute připojeno přiacutemo
4 DGND Zem digitaacutelniacuteho napaacutejeniacute
5 MCLK Vstup pro vnějšiacute taktovaciacute signaacutel
6 SDATA Vstup pro seacuteriovaacute řiacutediacuteciacute slova
7 SCLK Vstup pro SPI hodinovyacute signaacutel
8 FSYNC Vstup pro indikaci zaacutepisu řiacutediacuteciacuteho slova
9 AGND Zem analogoveacuteho napaacutejeniacute
10 VOUT
Vyacutestupniacute pin jak pro sinusovyacute obdeacutelniacutekovyacute a pilovyacute
signaacutel Zaacutetěžovyacute rezistor neniacute potřeba Generaacutetor
disponuje vnitřniacutem zaacutetěžovyacutem rezistorem 200 Ω
22 Popis pinů obvodu
Jednaacute se o pouzdro MSOP s deseti vyacutevody V zapojeniacute jsou využity všechny piny
Pokud se použije napaacutejeniacute menšiacute jak 27 V lze použiacutet 9 pinů V naacutevrhu je nutneacute oddělit
zem pro analogovou a digitaacutelniacute čaacutest proto maacute pouzdro separaacutetniacute vyacutevody pro tyto země
Takeacute je nutneacute dodržet galvanickeacute odděleniacute těchto zemiacute v napaacutejeciacute čaacutesti a konečneacute
propojeniacute realizovat až pod pouzdrem obvodu generaacutetoru Podrobnějšiacute informace jsou
uvedeny v manuaacutelu obvodu od vyacuterobce Velikost samotneacuteho pouzdra je 3 x 3 mm
Celkovyacute rozměr i s piny je 3 x 49 mm
Obr 23 Horniacute pohled na pouzdro [10]
Obr 24 Popis jednotlivyacutech pinů
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
10
Piny generaacutetoru Piny mikrokontroleru
SDATA lt-gt SDO
SCLK lt-gt CLK
FSYNC lt-gt SDI
23 Způsob komunikace s mikrokontrolerem
24 Seacuteriovyacute přenos
Komunikace probiacutehaacute třiacute vodičově přes SPI Obvod maacute tyto piny popsaacuteny jako SDATA
SCLK FSYNC Mikrokontroler maacute tyto piny v manuaacutelu popsaacuteny SDO SDI CLK
Vazbu mezi jednotlivyacutemi piny popisuje tabulka niacuteže
SDATA sloužiacute jako vstup pro seacuterovaacute data
SCLK sloužiacute jako vstup pro synchronizačniacute hodinovyacute signaacutel
FSYNC sloužiacute k indikaci začaacutetku a konce přenosu 16 bitoveacuteho slova
Přenos dat začiacutenaacute při změně signaacutelu FSYNC z vysokeacute uacuterovně do niacutezkeacute Takto setrvaacute
během seacuterioveacuteho přenosu veškeryacutech data a až naacutesledneacute se vraacutetiacute do vysokeacute uacuterovně
V tomto intervalu probiacutehaacute odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova Control na vodiči SDATA Toto
slovo definuje do ktereacuteho FREG a PHASE registru se bude zapisovat Aby se tak
mohlo staacutet je nutneacute nastavit RESET bit do vysokeacute uacuterovně aby se registry vynulovaly
Naacutesleduje odeslaacuteniacute 32 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 28 bitoveacute slovo požadovanou
hodnotou kmitočtu Zaacutepis je rozdělen do dvou 16 bitovyacutech bloků Přenos jednotlivyacutech
bloků je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Tab 21 Vazby mezi piny
Obr 25 Časovaacuteniacute SPI komunikace [10]
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
11
Dalšiacutem krokem je odeslaacuteniacute 16 bitoveacuteho slova ktereacute obsahuje 12 bitů s požadovanyacutem
faacutezovyacute posunem I tento přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Na zaacutevěr se odešle 16 bitoveacute slovo s požadovanyacutem tvarem signaacutelu pro vyacutestup I tento
přenos je ohraničen již popsanou změnou signaacutelu FSYNC
Jednotliveacute bity jsou během komunikace zapsaacuteny do registrů při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu
25 Zaacutepis do frekvenčniacuteho registru
Naacutesledujiacuteciacute tabulka znaacutezorňuje že volba a zaacutepis do jednotlivyacutech frekvenčniacutech registrů
je realizovaacutena kombinaciacute 16 a 15 bitu v 16 bitoveacutem slově kteryacutemi se určuje zda se
bude probiacutehat zaacutepis do FREQ0 či FREQ1 Pro zaacutepis všech 28 bitů do zvoleneacuteho registru
je nutneacute odeslat dva 16 bitoveacute bloky Jako prvniacute 16 bitovyacute blok se zapisuje 14 nižšiacutech
bitů (LSB) pak naacutesleduje 14 vyššiacutech bitů (MSB) binaacuterniacute podoby požadovaneacuteho
kmitočtu Tabulka pod textem znaacutezorňuje tento zaacutepis
26 Zaacutepis do faacutezoveacuteho registru
Zde probiacutehaacute zaacutepis obdobnyacutem způsobem Vyacuteběr mezi registry se voliacute 16 15 a 14 bitem
Na stavu 13 bitu nezaacuteležiacute Rozdiacutelnaacute je deacutelka slova faacuteze ktereacute se musiacute do generaacutetoru
zapsat Faacutezovyacute registr tvořiacute 12 bitů Naacutesledujiacuteciacute tabulka situaci znaacutezorňuje
Obr 26 Způsob zaacutepisu do frekvenčniacutech registrů [10]
Obr 27 Způsob zaacutepisu do faacutezoveacuteho registru [10]
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
12
27 Volba vyacutesledneacuteho tvaru funkce
Vyacuteběr požadovaneacuteho průběhu se voliacute kombinaciacute bitů 6 4 a 2 v 16 bitoveacutem slově
Control Volba signaacutelu se v koacutedu provaacutediacute jako posledniacute Zde je nutneacute nastavit RESET
bit do niacutezkeacute uacuterovně Naacutesledujiacuteciacute tabulka popisuje kombinace bitů pro funkce Sinus Pila
Obdeacutelniacutek dělen 2 a nedělenyacute kmitočet Obdeacutelniacuteku Stavy popsaacuteny X1 definujiacute že na
stavu tohoto bitu nezaacuteležiacute Situace Reserved popisuje zakaacutezanyacute stav
Obr 28 Kombinace bitů pro zvoleniacute průběhu[10]
Obr 29 Blokoveacute scheacutema zaacutepisu do generaacutetoru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
13
D13 B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenaacutešiacute pouze polovina slova o frekvenci pokud je
druhaacute polovina slova praacutezdnaacute Přinaacutešiacute to časovou uacutesporu při přenosu
Při vysokeacute uacuterovni se přenaacutešiacute 28 bitoveacute slovo ve dvou krociacutech Nejprve LSB
a naacutesledneacute MSB
D12 HLB
Tento bit koresponduje s bitem B28
Při niacutezkeacute uacuterovni se přenese LSB
Při vysokeacute uacuterovni se přenese MSB
D11 FSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr FREQ1
D10 PSELECTPři niacutezkeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE0
Při vysokeacute uacuterovni je využiacutevaacuten registr PHASE1
D9 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D8 Reset Při vysokeacute uacuterovni nuluje vnitřniacute registry
D7 SLEEP1 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute vnitřniacute hodinovyacute signaacutel
D6 SLEEP12 Při vysokeacute uacuterovni vypiacutenaacute DAC převodniacutek
D5 OPBITEN
Při vysokeacute uacuterovni je DAC převodniacutek odpojen a na vyacutestup je přiveden
hodinovyacute signaacutel kteryacute vychaacuteziacute z MSB nebo za požitiacute děličky dvěma -
MSB2
Jinak je DAC převodniacutek připojen přiacutemo na vyacutestup a lze zvolit signal Sinus
či Pila
D4 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D3 DIV2 Při vysokeacute uacuterovni je aktivniacute dělička 2
D2 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
D1 MODE
Při niacutezkeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek sinusovyacute signaacutel
Při vysokeacute uacuterovni generuje ADC převodniacutek pilovyacute signaacutel
D0 Rezervovaacuten Tento bit musiacute byacutet nastaven v niacutezkeacute uacuterovni
28 Popis slova Control
Naacutesledujiacuteciacute obraacutezek popisuje rozloženiacute jednotlivyacute bitů v řiacutediacuteciacutem slově Control Toto
slovo se zapisuje do generaacutetoru jako prvniacute Bity 16 a 15 musejiacute byacutet nastaveny do niacutezkeacute
uacuterovně aby byl generaacutetor informovaacuten o začiacutenajiacuteciacute sekvenci zaacutepisů
Obr 210 Rozmiacutestěniacute jednotlivyacutech vyacuteznamů bit ve slově Control [10]
Obr 211 Vyacuteznamy jednotlivyacutech bitů [10]
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
14
3 Naacutevrh generaacutetoru funkciacute řiacutezenyacute
mikrokontrolerem
Naacutevrh se sklaacutedaacute z DDS generaacutetoru funkciacute AD 9833 kteryacute svyacutemi parametry splňuje
zadaacuteniacute praacutece Komunikaci a řiacutezeniacute generaacutetoru zajišťuje mikrokontroler PIC18F46K22
od firmy Microchip kteryacute jsme využiacutevali při vyacuteuce programovaacuteniacute mikrokontrolerů
Tento mikrokontroler takeacute obsluhuje komunikaci uživatele s generaacutetorem funkciacute
prostřednictviacutem maticoveacute klaacutevesnice kterou si uživatel voliacute požadovanyacute kmitočet a
funkci Na vyacuteběr jsou funkce sinus obdeacutelniacutek s TTL parametry a trojuacutehelniacutek Zaacuteroveň
jsou k dispozici dva potenciometry pro regulaci vyacutestupniacuteho zesiacuteleniacute a nastaveniacute offsetu
O napaacutejeniacute celeacuteho zařiacutezeniacute se staraacute jeden transformaacutetor s dvěma vyacutestupniacutemi vinutiacutem
transformaacutetoru Jedno zajišťuje napaacutejeniacute analogovyacutech prvků obvodu druheacute je určeneacute
pro digitaacutelniacute prvky
Obr 31 Blokoveacute scheacutema generaacutetoru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
15
31 Naacutevrh napaacutejeciacute čaacutesti
Jaacutedrem zapojeniacute je transformaacutetor se dvěma galvanicky oddělenyacutemi sekundaacuterniacutemi
vinutiacutemi Každeacute z nich dodaacutevaacute 12 V až 417 mA Celkovyacute zdaacutenlivyacute vyacutekon
transformaacutetoru je 10 VA
Analogovaacute čaacutest je napaacutejena ze symetrickeacuteho napaacutejeniacute zapojeneacuteho jako zdvojovač napětiacute
pro operačniacute zesilovače s umělou nulou Jednotliveacute větve zdvojovače jsou jednosměrně
usměrněny ve spraacutevneacute polaritě Vyhlazeniacute takto ziacuteskanyacutech napětiacute je zajištěno
elektrolytickyacutemi kondenzaacutetory s kapacitou 2 200 microF
Na kladnou větev navazuje kladnyacute stabilizaacutetor napětiacute na 5 V Toto napaacutejeniacute je přivedeno
na pin napaacutejeniacute analogoveacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Digitaacutelniacute čaacutest usměrňuje Graetzův můstek Vyhlazeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute je řešeno
stejnyacutem způsobem jako v analogoveacute čaacutesti Na takto usměrněneacute napětiacute jsou připojeny
dva samostatneacute kladneacute stabilizaacutetory napětiacute na 5 V Prvniacute je určen pro napaacutejeniacute
mikrokontroleru a spiacutenaciacutech releacute Každeacute releacute maacute zapojeniacute s ochranou diodou proti
napěťovyacutem špičkaacutem aby ochraacutenily ovlaacutedaciacute transistor typu MOSFET Druhyacute regulaacutetor
je určenyacute pro napaacutejeniacute digitaacutelniacute čaacutesti generaacutetoru AD 9833
Jednotlivaacute sekundaacuterniacute napětiacute jsou za usměrňovaciacute čaacutestiacute vybaveny indukčniacutemi led
diodami pro indikaci stavu napaacutejeniacute Zaacuteroveň je každyacute spotřebič v obvodu opatřen
blokovaciacutemi kondenzaacutetory
Obr 32 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
16
32 Naacutevrh řiacutediacuteciacute čaacutesti
Srdcem zapojeniacute je mikrokontroler PIC18F46K22 kteryacute dostatečně hardwarově pokryacutevaacute
naacuteroky na potřebnyacute počet IO pinů Vyacutepočetniacute rychlost CPU je 16 MIPS Lze zvolit ze 4
variant interniacutech oscilaacutetorů a tiacutem se vyhnout potřeby vnějšiacuteho oscilaacutetoru Jednaacute se o
kmitočty 2 4 8 a 16 MHz Maximaacutelniacuteho kmitočtu 64 MHz lze dosaacutehnout zapnutiacutem
interniacute naacutesobičky 4x Programovaacute flash paměť maacute velikost 64 KB Obsahuje dvě
hardwaroveacute sběrnice SPI kterou je nutneacute použiacutet po komunikaci s generaacutetorem funkciacute
Pracovniacute napětiacute se pohybuje v rozmeziacute 18 V po 55 V Ve sleep modu je proudovyacute
odběr typicky 100 nA V zapojeniacute je využito pouzdro TQFP 44 - pinů ktereacute aktivně
využiacutevaacute 40 pinů V meacutem zapojeniacute je využito 24 pinů
SPI 3 piny
Displej 6 pinů
Klaacutevesnice 8 pinů
Napaacutejeniacute 4 piny
Releacute 2 piny
Programaacutetor 1 pin a 4 sdiacuteliacute
Obr 33 Pin diagram TQFF - 44 pin [24]
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
17
Na scheacutema zapojeniacute je patrneacute že tato řiacutediacuteciacute DPS je velice jednoduchaacute obsahuje vlastniacute
mikrokontroler zde využiacutevaneacute IO piny ktereacute pracujiacute v režimu output jsou přivedeny na
patice jednotlivyacutech periferiiacute Důvodem je jednoduchaacute instalace manipulovaniacute a
oživovaacuteniacute při vyacuterobě celeacuteho generaacutetoru Na desce se nachaacutezejiacute dva tranzistoru
MOSFET ktereacute jsou spiacutenaacuteny logickou jedničkou na pinech na ktereacute jsou připojeneacute
Daacutele jsou zde dva rezistory R 330 Ω upravuje napaacutejeciacute napětiacute displeje Nulovyacute rezistor
je v tomto zapojeniacute požit pro přemostěniacute vodiveacute cesty na jednostranneacute DPS Trimrem
10 kΩ se reguluje jas použiteacuteho displeje Obě dvě releacute jsou napaacutejena z větve 5
V digitaacutelniacute čaacutesti Důvodem je snaha vyhnout se šiacuteřeniacute nežaacutedouciacutem zaacutekmitům při
spiacutenaacuteniacute
Obr 34 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
18
33 Naacutevrh filtru s generaacutetorem
DPS je koncipovaacutena tak že je zde samostatně oddělena Analogovaacute čaacutest od teacute Digitaacutelniacute
Země obou čaacutestiacute se spojujiacute pod obvodem AD 9833 Analogovou čaacutest tvořiacute jak generaacutetor
samotnyacute tak vyacutestupniacute filtr Filtr (AD 8022 AD 8066) typu dolniacute propust pracuje čistě
s analogovyacutem signaacutelem a je napojen na vyacutestupniacute pin generaacutetoru Na jeho vyacutestup je
připojen prvniacute stupeň operačniacuteho zesilovače (AD8066) zapojenyacute jako neinvertujiacuteciacute
zesilovač Poteacute naacutesleduje druhyacute stupeň neinvertujiacuteciacuteho zesilovače (AD8065) kteryacute je
opatřen sledovačem napětiacute za použitiacute operačniacuteho zesilovače NE 5534
Hodnoty součaacutestek filtru a vyacuteběr operačniacutech zesilovačů byl realizovaacuten za použitiacute
weboveacuteho naacutestroje od firmy Analog Devices
Zesiacuteleniacute zesilovačů bylo stanoveno na A celkoveacute = 16
(13)
Prvniacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A1 = 3
(14)
Druhyacute stupeň maacute zesiacuteleniacute A2 = 6
(15)
Vyacutesledneacute zesiacuteleniacute je kvůli přiacutejemnějšiacute volbě součaacutestek určeno na A celkoveacute = 18pro
celkoveacute zesiacuteleniacute U out = 10 Vp-p
Obr 35 Scheacutema zapojeniacute filtru s generaacutetorem
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
19
V přiacutepadě offsetoveacute složky je určen offset
Hodnota rezistoru R16 je totožnaacute s rezistorem R17 = 7 000 Ω
(16)
Odchylka použiteacuteho oscilaacutetoru 25 MHz se odviacutejiacute od jeho přesnosti kterou vyacuterobce
udaacutevaacute 100pp [21]
(17)
Pro ilustraci uvaacutediacutem naacutehled do naacutevrhoveacuteho naacutestroje vyacuterobce
Obr 36 Uacutevodniacute strana [1]
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
20
Obr 38 Zvoleniacute parametrů filtru [1]
Obr 37 Ručniacute volba vlastnostiacute použityacutech op zesilovačů [1]
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
21
Obr 310 Volba tolerance počiacutetanyacutech komponent [1]
Obr 39 Sumaacuteř vyacutesledků a jejich zobrazeniacute [1]
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
22
4 Programovaacute čaacutest
Obslužnyacute program je jaacutedrem celeacuteho zařiacutezeniacute Maacute za uacutekol realizovat chod celeacuteho
zařiacutezeniacute Vlastniacute program je nahraacuten do mikrokontroleru PIC18F46K22 prostřednictviacute
programaacutetoru PICkit 3 In-Circuit Debugger od firmy Microchip k tomu určenyacute Je psaacuten
v jazyce ANSI C ve vyacutevojoveacutem prostřediacute mikroC PRO pro PIC [17] od teacuteže firmy
Součaacutestiacute tohoto prostřediacute je Debugger pro odladěniacute programu Jsou zde obsaženy jak
hardwaroveacute tak i softveacuteroveacute knihovny ktereacute jsou ve vlastniacutem koacutedu použity Využiteacute
knihovny jsou napřiacuteklad obsluha tlačiacutetek maticoveacute klaacutevesnice obsluha LCD displeje a
SPI komunikace kteraacute je posleacuteze přesněji nastavena než je knihovna defaultniacute podoba
teacuteto knihovny
Program se děliacute do několika čaacutestiacute Jsou to inicializace DDS obvodu obsluha zadaacuteniacute
uživatele převodu zadanyacutech hodnot uživatelem do 32 bitoveacuteho slova ktereacute se děliacute na
MSB a LSB 16 bitovyacutech slov kteraacute určujiacute kmitočet a faacutezovyacute posun Nejdůležitějšiacute čaacutest
je komunikace pomociacute 3 vodičoveacute seacuterioveacute sběrnice SPI
41 Inicializace mikrokontroleru
Po přivedeniacute napaacutejeciacuteho napětiacute se nastaviacute interniacute zdroj hodinoveacuteho signaacutelu 8 MHz a
zapnutiacute naacutesobičky 4x od ktereacuteho se odviacutejiacute jak rychlost zpracovaacuteniacute instrukciacute tak i
přenosovaacute rychlost sběrnice SPI kteraacute disponuje maximaacutelniacute přenosovou rychlostiacute až 40
MHz V tomto přiacutepadě je přenosovaacute rychlost nastavena na 8 MHz Vzorkovaacuteniacute dat
probiacutehaacute v polovině hodinoveacuteho signaacutelu Přenos dat začiacutenaacute při sestupneacute hraně
hodinoveacuteho signaacutelu Jmenovanyacute mikrokontroler maacute 2 hardwaroveacute SPI moduly zde je
využiacutevaacutem modul SPI1 na pinech C3 ndash SCK (hodinovyacute signaacutel) C4 ndash SDI (vstupniacute
seacuteriovaacute data) pracovně pojmenovaacuten EN C5 - SDO (vyacutestupniacute seacuteriovaacute data) SPI režim
pracuje v Master modu tudiacutež funkce SDI je nevyužita V programu je tento pin řiacutezen
ručně jelikož při přechodu z vysokeacute uacuterovně je modulu DDS indikovaacuten začiacutenajiacuteciacute přenos
16 bitoveacuteho slova Přenos je ukončen naacutevratem do vysokeacute uacuterovně
Pin C7 sloužiacute k ovlaacutedaacuteniacute vyacutestupniacuteho releacute ktereacute zajišťuje fyzickeacute odpojeniacute či připojeniacute
vyacutestupniacuteho signaacutelu přes releacute č 1 na BNC konektor kteryacute se nachaacuteziacute na čelniacutem panelu
Pokud se jednaacute o signaacutel sinus či pila je přiveden přes vyacutestupniacute filtr Při volbě
obdeacutelniacutekoveacuteho signaacutelu je filtr přemostěn prostřednictviacutem releacute č 2 na vyacutestup Ovlaacutedaacuteniacute
tohoto releacute je zajištěno změnami stavů pinu C1
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
23
Klaacutevesa funkce
RESET volby
ULOŽENIacute zadanyacutech hodnot
A funkce Sinus
B funkce Obdeacutelniacutek
C funkce Pila
D připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu BNC
Funkce portu A je nastavena jako vyacutestup procujiacuteciacute v digitaacutelniacutem režimu Na tento port je
připojen displej kteryacute je naacutesledně inicializovaacuten integrovanou knihovnou Tato knihovna
přinaacutešiacute jednoduchou možnost vypisovaacuteniacute dat na displej a jinak s niacutem pracovat Jednaacute se
o alfanumerickyacute LCD displej 2x16 znaků z ASCII tabulky s řadičem HD44780
Stejnyacutem mechanizmem je na portu B nastaven digitaacutelniacute režim pro komunikaci
s maticovou klaacutevesniciacute 4x4 Čtyři z osmi bitů klaacutevesnice jsou připojeny přes PULL-
DOWN rezistory a jsou v trvaleacute niacutezkeacute uacuterovni Prostřednictviacutem přepiacutenače switch
v nekonečneacute smyčce vraciacute stisknutou hodnotu na klaacutevesnici ve tvaru znaku char
z ASCII tabulky pro přiacutemyacute vyacutepis na displej
16 12 8 4
15 11 7 3
14 10 6 2
13 9 5 1
Obr 43 Použitaacute klaacutevesnice [16] Obr 42 Čiacuteselnaacute hodnota jednotlivyacutech klaacuteves
Tab 41 Funkce symbolů a znaků klaacutevesnice
Obr 41 Použityacute displej [15]
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
24
Posledniacute čaacutestiacute inicializace je nastaveniacute generaacutetoru AD 9833 defaultniacute funkciacute sinus o
kmitočtu 1 kHz Tyto parametry jsou naplněny do definovanyacutech proměnnyacutech pro
kmitočet a funkci Jednaacute se o proměnneacute pulka1MSB pulka1 pulka2MSB pulka2 pro
kmitočet a proměnnaacute slovofunkce pro funkci
unsigned long pulka1MSB =0x69 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
reqReg0 dolniacutech 16 bitů
unsigned long pulka1 =0x69F1 proměnnaacute s default hodnotou LSB slova
FreqReg0
unsigned long pulka2MSB =0x40 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0 horniacutech 16 bitů
unsigned long pulka2 =0x4000 proměnnaacute s default hodnotou MSB slova
FreqReg0
unsigned long slovofunkce=0x00 Defaultně je zvolen Sinus o f= 1 000 Hz
42 Funkce NastavFunkci()
NastavFunkci() odeslaacuteniacute Kmitočtu a Funkce
TRISCB4 =0 pin C4 nastaven jako vyacutestup
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x21) odeslaacuteniacute slova Control MSB
SPI1_Write(0x00) odeslaacuteniacute slova Control LSB
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka1MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - dolniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka1) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(pulka2MSB) odeslaacuteniacute MSB slova FreqReg0 - horniacutech 16 bitů
SPI1_Write(pulka2) odeslaacuteniacute LSB slova FreqReg0
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0xC0) faacutezovyacute posun 0deg
SPI1_Write(0x00) faacutezovyacute posun 0deg
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
EN=0 inicializace zaacutepisu 16ti bitů
SPI1_Write(0x20) unreset generaacutetoru
SPI1_Write(slovofunkce) odeslaacuteniacute požadovaneacute funkce
EN=1 ukončeniacute zaacutepisu
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
25
43 Inicializace mikrokontroleru
OSCCON =0b11100110 interniacute oscilaacutetor 8 MHz
OSCCON2=0b10000000 systeacutemovyacute kmitočet přichaacuteziacute z naacutesobičky 4x
OSCTUNE=0b11000000 zapnutiacute naacutesobičky 4x
TRISA =0b00000000 nastaveniacute funkce pinů jako vyacutestup pro Displej
ANSELA=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů Displeje
ANSELB=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů KLAacuteVESNICE
ANSELC=0b00000000 digitaacutelniacute funkce pinů SPI a ovlaacutedaacuteniacute releacute
SPI1_Init() inicializace modulu SPI1 - MASTER MODE
(knihovna SPIx_Init [20])
SSP1STAT=0b01000000 vzorkovaacuteniacute dat v polovině hodin
přenos začiacutenaacute při změně z aktivniacuteho stavu do klidoveacuteho
SSP1CON1=0b00110000 povoleniacute seacuterioveacuteho portu SPI1 - SDO SDI SCK
nastaveniacute hodin v klidovou na log 1
Keypad_Init() inicializace klaacutevesnice (knihovna Keypad4x4 [18])
Lcd_Init() inicializace LCD (knihovna LCD [19])
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) mazaacuteniacute obsahu displeje (knihovna LCD)
TRISCB7=0 nastaveniacute odpojeneacuteho vyacutestupu BNC
TRISCB1=0 připojeniacute filtru na vyacutestup
44 Funkce ZvolteFunkci()
Tato funkce zajišťuje obsluhu jednotlivyacutech tlačiacutetek cyklem do kteryacute běžiacute ve smyčce do
okamžiku stisku tlačiacutetka Poteacute přechaacuteziacute do přepiacutenače switch kde vyberou jednotliveacute
přiacutekazy určeneacute stisknuteacutemu tlačiacutetku Tento přiacuteklad ilustruje rozsaacutehlejšiacute podobu koacutedu
pro obsluhu tlačiacutetek v přiacutepadě zadaacutevaacuteniacute čiacuteselnyacutech hodnot volby RESTART (znak )
volby připojeniacuteodpojeniacute vyacutestupu (klaacutevesa D) a volba ULOŽIT (znak ) Celaacute podoba
koacutedu je přiložena na CD
ZvolteFunkci() obsluha Volby na klaacutevesnici - Funkce
do
kp = 0 reset proměnneacute
do start cyklu
kp = Keypad_Key_Click() uloženiacute stisknuteacute hodnoty (funkce knihovny Keypad4x4)
while (kp) smyčka se opustiacute jakmile nastane změna
switch (kp) přepiacutenač pro volbu funkce
case 2
Lcd_Out(1 1 Pila )
slovofunkce=0x02x=1 naplněniacute proměnneacute - pila
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
26
break klaacutevesa C
case 3
Lcd_Out(1 1 Obdelnik )
slovofunkce=0x28x=1 naplněniacute proměnneacute - obdeacutelniacutek
TRISCB1=1 přemostěniacute filtru - obdeacutelniacutek je na vyacutestupu
break klaacutevesa B
case 4
Lcd_Out(1 1 Sinus )
slovofunkce=0x00x=1 naplněniacute proměnneacute - Sinus
TRISCB1=0 připojeniacute filtru před vyacutestup
break klaacutevesa A
while (x==0) do změny proměnneacute x ndash konec smyčky
45 Funkce Prenasobeni()
Tato funkce zajišťuje transformaci požadovaneacute frekvence v desiacutetkoveacute soustavě na
jednotlivaacute 16 bitovaacute slova o kmitočtu do šestnaacutectkoveacute soustavy Tento tvar je
srozumitelnyacute generaacutetoru a splňuje podmiacutenky tvaru slova FreqRe0
Prenasobeni() naplněniacute proměnnyacutech o požadovaneacute Frekvenci
funkce pro naplněniacute 32 bitoveacuteho slova pro
FreqReg0 registr
Prenasobeno=cislo 1073741824 převod zadaneacute frekvence pro generaacutetor
pulka1=Prenasobenoamp0x3FFF nulovaacuteniacute 15teacuteho a 16teacuteho bitu
pulka1=pulka1+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 15tyacute bit (1 až 8 bit)
pulka1MSB=pulka1gtgt8 zaacutepis horniacutech 8mi bitů (9 až 16 bit)
pulka2=Prenasobenogtgt14 14ti bitovyacute posun do prava - dolniacutech 8 bitů
pulka2=pulka2+0x4000 zapsaacuteniacute log 1 na 31niacute bit (17 až 24 bit)
pulka2MSB=pulka2gtgt8 zarovnaacuteniacute horniacutech 8 bitů (32 až 25 bit)
46 Vyacutepis zadaneacute hodnoty na displej
Vyacutepis probiacutehaacute v naacutevaznosti na stisk čiacuteselneacute hodnoty Koacuted ošetřuje že prvniacute čiacuteslice je
nenulovaacute Čiacuteslo je vypisovaacuteno s mezerami mezi třetiacutem a čtvrtyacutem řaacutedem ale takeacute mezi
šestyacutem a sedmyacutem řaacutedem Jednaacute se o tvar 1 000 000 Hz Maximum je ošetřeno sedmyacutem
stiskem čiacutesla V tomto přiacutepadě se automaticky vypiacuteše a zvoliacute kmitočet 1MHz Do teacute
doby se plniacute proměnnaacute cislo ve tvaru integer kdežto vypisovaneacute čiacuteslo na displej se
uklaacutedaacute do pole hodnota[] ve tvaru char Niacuteže jsou uvedeny funkce ktereacute tyto situace
řešiacute Funkci Odesli() obsahuje každaacute čiacuteselnaacute klaacutevesa v přepiacutenači switch Jejiacutem uacutekolem
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
27
je plnit pole znaků hodnota[] na prvniacute řaacuted čiacutesla a proměnnou cislo určenou pro vyacutepočet
šestnaacutectkoveacuteho tvaru slova FreqRe0 Plněniacute vyššiacutech řaacutedů ošetřuje funkce VypisCisel()
Odesli() 461
Odesli() uklaacutedaacuteniacute stisknuteacute hodnoty
if ((kpgt47)ampamp(kplt58))
i++ inkrementace počtu stisků
if(ilt7) hodnota[8]=kp uklaacutedaacuteniacute čiacuteslice do proměnneacute
if(i==1) cislo=(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
else cislo=cislo10+(hodnota[8]-48) uklaacutedaacuteniacute čiacutesla do integeru
VypisCisel() 462
VypisCisel() vyacutepis aktuaacutelniacute hodnoty na displej
Lcd_Out(2 1 ) mazaacuteniacute řaacutedku hodnoty
if (i=0 ) vyacutepis pro prvniacute 3 řaacutedy
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+5] = hodnota[x+6]
if (i=0 ampamp igt2) mezera mezi 3 a 4 řaacutedem
for (x = 1 x lt 2 x++)
hodnota[x+3] = hodnota[x+5]
if (i=0 ampamp igt3) vyacutepis 4teacuteho až 6teacuteho řaacutedu
for (x = 1 x lt 3 x++)
hodnota[x+1] = hodnota[x+2]
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
28
47 Vyacutevojovyacute diagram koacutedu
Program je uložen na přiloženeacutem CD kde je každyacute řaacutedek opatřen komentaacuteři
Obr 44 Vyacutevojovyacute diagram programu
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
29
5 Naměřeneacute vyacutestupniacute parametry
51 Sinusoveacute průběhy
Zaacuteznam z osciloskopu znaacutezorňuje
funkci na vyacutestupu filtru při nastaveniacute
1Hz s vyacutestupniacutem napětiacutem 10 Vp-p Je
zde patrnaacute odchylka od zadaneacuteho
kmitočtu Ta je způsobena metodou
přepočtu požadovaneacute frekvence na
šestnaacutectkovyacute tvar čiacutesla Zde se
projeviacute nepřesnost převodu na tvar
hexa Při převodu dojde ke ztraacutetě
hodnoty za desetinnou čaacuterkou Při
zpětneacutem převodu dostaacutevaacuteme
naměřenou hodnotu 9313 mHz
Tato odchylka se projeviacute při každeacute
požadovaneacute frekvenci Lze ji
eliminovat při volbě nebližšiacute
převodniacute celočiacuteselneacute konstanty
Na tomto zaacuteznamu je naviacutec zobrazen
vstupniacute signaacutel do filtru
Obr 51 Sinus 1 Hz
Obr 52 Sinus 10 kHz
Obr 53 Sinus 1 MHz
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
30
52 Obdeacutelniacutekoveacute průběhy
U obdeacutelniacutekovyacutech průběhů ktereacute
nabyacutevajiacute TTL hladin 5V je patrnyacute
vliv přechodovyacute jevů
Obdeacutelniacutekovyacute signaacutel je na vyacutestup
přiveden přiacutemo Neprochaacuteziacute filtrem
zesilovačem ani offsetem
V celeacutem rozsahu kmitočtů maacute
průběh shodneacute parametry
Obr 54 Obdeacutelniacutek 1 kHz
Obr 55 Obdeacutelniacutek 10 kHz
Obr 56 Obdeacutelniacutek 1 MHz
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
31
Trvaacuteniacute naacuteběžneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 44 ns
Trvaacuteniacute sestupneacute hrany je v celeacutem
rozsahu stejneacute Nabyacutevaacute časovyacutech
hodnot 39 ns
Obr 57 Naacuteběžnaacute hrana obdeacutelniacuteku
Obr 58 Sestupnaacute hrana obdeacutelniacuteku
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
32
53 Piloveacute průběhy
Pilovyacute průběh při 1 kHz takeacute splňuje
vyacutestupniacute parametry na vyacutestupu z
filtru
Zde je průběh na vyacutestupu doplněn
vstupniacutem signaacutelem Na 10 kHz se
začiacutenaacute projevovat omezeniacute filtru
vyššiacutech harmonickyacutech složek To
maacute za naacutesledek zaobleniacute vrcholů
trojuacutehelniacuteku signaacutelu
Tento zaacuteznam znaacutezorňuje zaobleniacute
vrcholů trojuacutehelniacuteku signaacutelu na
vstupu a vliv vyacutestupniacuteho filtru
kteryacute potlačil většinu vyššiacutech
harmonickyacutech složek Na vyacutestupu
dostaacutevaacuteme sinusovyacute průběh
Obr 59 Pila 1 kHz
Obr 510 Pila 10 kHz
Obr 511 Pila 100 kHz
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
33
54 Vyacutestupniacute filtr
Simulace filtru 541
Simulace byla realizovaacutena v programu MicCap10 kteryacute umožnuje veškereacute měřeniacute
ktereacute lze realizovat v praxi aniž by hrozilo fyzickeacute zničeniacute součaacutestek nespraacutevnyacutemi
naacutevrhy obvodů
Obr 512 Frekvenčniacute a faacutezovaacute charakteristika
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
34
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
zesiacuteleniacute [dB] -35 -46 -54 -65 -80 -94 -107 -120 -132 -144 -155 -166 -176 -186 -196 -205 -214 -222 -230 -237 -243 -395 -498
Naměřeneacute hodnoty filtru 542
Tab 51 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 513 Frekvenčniacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
35
f [kHz] 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 2 000 3 000
faacuteze [deg] -205 -253 -301 -374 -447 -498 -567 -616 -681 -745 -801 -872 -936 -995 -1054 -1123 -1198 -1264 -1328 -1372 -1429 -3515 -5159
Tab 52 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
Obr 514 Faacutezovaacute charakteristika vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
36
6 Zaacutevěr
Zadaacuteniacutem bylo realizovat generaacutetor přiacutemeacute čiacuteslicoveacute synteacutezy řiacutezenyacute mikrokontrolerem do
kmitočtu 1 MHz Maximaacutelniacute špičkoveacute napětiacute 10 V a vnitřniacute impedance 50 Ω
Uživatelskyacutem rozhraniacutem byla určena klaacutevesnice a displej
Zadaacuteniacute se povedlo realizovat na funkčniacutem vzorku kteryacute splňuje zadaneacute parametry
Navrženyacute vyacutestupniacute filtr nesplnil předpoklady nabiteacute z realizovaneacute simulace Důvodem
mohou byacutet maleacute hodnoty vypočiacutetanyacutech kondenzaacutetorů filtru ktereacute se bliacutežiacute parazitniacutem
kapacitaacutem a indukčnostem samotnyacutech vodivyacutech drah plošneacuteho spoje Filtr dolniacute
propusti byl navrhovaacuten s mezniacutem kmitočtem 2 GHz Z naměřenyacutech hodnot lze o filtru
řiacuteci že jeho frekvenčniacute paacutesmo je do 150 kHz od referenčniacuteho kmitočtu 1 kHz
s uacutetlumem 3 dB Parametry vyacutestupniacuteho zesilovače tento vysokyacute uacutetlum kompenzujiacute
protože celkoveacute zesiacuteleniacute bylo upraveno na A = 50 Proto se podařilo zadaacuteniacute vyacutestupniacuteho
napětiacute splnit
Při přiacuteštiacute realizaci je vhodneacute volit konzervativnějšiacute a mnohokraacutet osvědčenyacute naacutevrh
vyacutestupniacuteho filtru pomociacute pasivniacutech prvků
Funkce Sinus je realizovatelnaacute pro celeacute frekvenčniacute paacutesmo bez zkresleniacute
Funkce Pila je realizovatelnaacute s nepatrnyacutem zaobleniacutem vrcholů trojuacutehelniacuteků do kmitočtu
10 kHz Při vyššiacutech kmitočtech je už znatelneacute omezeniacute vyššiacutech harmonickyacutech složek
signaacutelu To maacute za naacutesledek přeměnu piloveacuteho signaacutelu v sinusovyacute průběh Sinusovaacute
podoba je markantnějšiacute s rostouciacutem kmitočtem
Funkce obdeacutelniacutek je vedena přiacutemo na vyacutestup V tomto přiacutepadě by vyacutestupniacute filtr
deformoval požadovanyacute signaacutel už od niacutezkyacutech kmitočtů
Přiacuteštiacute naacutevrh je vhodneacute vybavit digitaacutelniacutem měřeniacute vyacutestupniacuteho napětiacute digitaacutelniacute regulaci
vyacutestupniacuteho napětiacute a offsetu aby uživatel nebyl nucen pro použitiacute generaacutetoru použiacutet
osciloskop
Během teacuteto praacutece jsem si prohloubil znalosti jak nejaktuaacutelnějšiacuteho způsobu generovaacuteniacute
funkciacute ale takeacute problematiku programovaacuteniacute mikrokontrolerů Praktickyacutem přiacutenosem pro
tvorbu DPS je osvojeniacute si metody do domaacuteciacutech podmiacutenek tvorby motivů fotocestou
Osvojeniacute si praacutece s osciloskopem je nedocenitelnou zkušenostiacute pro přiacuteštiacute realizaci
obvodů
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
37
7 Seznam použiteacute literatury a zdrojů informaciacute
[1] ANALOG DEVICES Analog Filter Wizard [online] copy 1995 -
2015 Analog Devices 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsenfilterwizardtype
[2] UacuteSTŘEDNIacute KNIHOVNA ČVUT Formaacutelniacute uacuteprava VŠKP
[online] Copyright copy 2010 UacuteK ČVUT Praha 2010 [cit 2015-
05-21] Dostupneacute z httpknihovnacvutczstudiumjak-psat-
vskpdoporuceniformalni-uprava-vskppiacutesmo
[3] ANALOG DEVICES AD9833 [online] copy 1995 - 2015 Analog
Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-overview
[4] ANALOG DEVICES Design Tools ADIsimDDS [online] copy
1995 - 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomdesigntoolsensimddsdtDDSMainaspx
[5] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis [online] copy 1995
- 2015 Analog Devices [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwanalogcomparametricsearchen10068mtuid=20b7
4dd38c504ead97d68b90437d132d10068d=sel|0|-
1|4666|90|69|4734|4735|4478|4638|7|4458|170|2835|2836|3970|4
179|-3
[6] ANALOG DEVICES APPLICATION NOTE AN 1070 [online] Rev 0 2010
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationapplication-notesAN-1070pdf
[7] ANALOG DEVICES AD8065AD8066 datasheet [online] Rev J 2010 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-
documentationdata-sheetsAD8065_8066pdf
[8] ANALOG DEVICES AD8022 datasheet [online] Rev C 2011 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD8022pdf
[9] ANALOG DEVICES AD9833 specification [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-microwavedirect-digital-
synthesis-modulatorsad9833htmlproduct-samplebuy
[10] ANALOG DEVICES AD9833 datasheet [online] Rev E 2012 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z httpwwwanalogcommediaentechnical-documentationdata-
sheetsAD9833pdf
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
38
[11] ANALOG DEVICES Direct Digital Synthesis amp Modulators [online] 2015 [cit
2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwanalogcomenproductsrf-
microwavedirect-digital-synthesis-modulatorshtml
[12] NEUROSCIENCE AND ROBOTICS LABORATORY (NXR) Waveform
Generation with AD9833 [online] 2008 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httphadesmechnorthwesterneduindexphpWaveform_Generation_with_AD9
833
[13] MLAB Domaacuteciacute vyacuteroba plošnyacutech spojů fotocestou [online] 2014 [cit 2015-05-
21] Dostupneacute z
httpwwwmlabczArticlesHowToHow_to_make_PCBDOCHTMLHow_to_
make_PCBcshtml
[14] MICROCHIP TECHNOLOGY INC 8-bit Resources Architecture [online] 2014
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwmicrochipcompagehandleren-
usfamily8bit
[15] ATOMSINDUSTRIESCOM 16x2 White Character Blue Backlight LCD
HD44780 Based Display [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwatomsindustriescomASD1098
[16] GM ELECTRONIC F-KV16KEY BLACK [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwgmeczf-kv16key-black-p637-091
[17] MIKROELEKTRONIKA MikroC PRO for PIC [online] 2015 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpwwwmikroecommikrocpic
[18] MIKROELEKTRONIKA Keypad Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
keypad_libraryhtm
[19] MIKROELEKTRONIKA Lcd Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
lcd_libraryhtm
[20] MIKROELEKTRONIKA SPI Library [software] 2012 [přiacutestup 17102011]
Dostupneacute z
httpwwwmikroecomdownloadengdocumentscompilersmikrocpropichelp
spi_libraryhtm
[21] FARNELL 12-Series General Oscillator Specifications datasheet [online] 2015
[cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
[22] TAIWAN SEMICONDUCTOR TS7900 Series datasheet [online] Ver E12
2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z httpwwwfarnellcomdatasheets95535pdf
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
39
[23] TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATEDNE 5534 datasheet [online]
2004 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httpwwwgmeczimgcachedoc926012ne5534d-smd-datasheet-2pdf
[24] MICROCHIP PIC18(L)F2X4XK22 datasheet [online] 2012 [cit 2015-05-21]
Dostupneacute z httpww1microchipcomdownloadsenDeviceDoc41412Fpdf
[25] ZAacuteHLAVA Viacutet Naacutevrh a konstrukce desek plošnyacutech spojů
principy a pravidla praktickeacuteho naacutevrhu Vyd 1 Praha BEN
2010 123 s ISBN 978-80-7300-266-4
[26] DAVIacuteDEK Vratislav Miloš LAIPERT a Miroslav VLČEK
Analogoveacute a čiacuteslicoveacute filtry Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute
ČVUT 2004 345 s ISBN 80-01-03026-1
[27] SKALICKYacute Petr Čiacuteslicoveacute systeacutemy v radiotechnice Vyd 1
Praha Vydavatelstviacute ČVUT copy2004 201 s ISBN 80-01-02854-
2
[28] VEDRAL Josef a Jan FISCHER Elektronickeacute obvody pro
měřiciacute techniku Vyd 2 Praha Vydavatelstviacute ČVUT 2004 340
s ISBN 80-01-02966-2
[29] ELECTRICPARTSampMCU DEVELOPMENT AD9833BRMZ
MSOP-10 [online] 2015 [cit 2015-05-21] Dostupneacute z
httporzpartscomindexphpmain_page=product_infoampcPath=
28ampproducts_id=993ampzenid=iarajq8asrb47484v36uhrf180
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
40
8 Přiacutelohy
81 Terminologickyacute slovniacutek
DDS Direct Digital Synthesis
DPS Deska Plošnyacutech Spojů
BNC Bayonet Neill Concelman connector
LSB Low Significant Bit
MSB Most Significant Bit
LCD Liquid crystal display
ROM Read-Only Memory
SMD Surface-Mount Device
SPI Serial Peripheral Interface
ASCII American Standard Code for Information Interchange
Vp-p Napětiacute špička - špička
TTL Transistor-Transistor-Logic
SCK Serial Clock
SDI Serial Data In
SDO Serial Data Out
DAC Analog-to-Digital Converter
TQFP Thin Quad Flat Pack
MIPS Million Instruction Per Second
CPU Central Processing Unit
IO InputOutput
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MSOP Micro Small Outline Package
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
41
82 Seznam tabulek
TAB 21 VAZBY MEZI PINY 10
TAB 41 FUNKCE SYMBOLŮ A ZNAKŮ KLAacuteVESNICE 23
TAB 51 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
TAB 52 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
TAB 81 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - NAPAacuteJENIacute 53
TAB 82 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - ŘIacuteZENIacute 53
TAB 83 POUŽITEacute SOUČAacuteSTKY - FILTR S GENERAacuteTOREM 54
83 Seznam rovnic
(11) fmaxhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(12) ∆fhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3
(13) A celkoveacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(14) A 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(15) A 2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18
(16) U offsethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
(17) ∆f oscilaacutetoruhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
42
84 Seznam obraacutezků
OBR 11 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENEROVAacuteNIacute SIGNAacuteLU [4] 2
OBR 12 POČET IO PINŮ A PAMĚŤOVYacute PROSTOR JEDNOTLIVYacuteCH ŘAD RODINY PIC [14] 5
OBR 13 POROVNAacuteNIacute 8 BITOVYacuteCH ARCHITEKTUR ŘAD PIC [14] 6
OBR 21 GENERAacuteTOR AD 9833 [29] 7
OBR 22 FUNKČNIacute BLOKOVYacute DIAGRAM [10] 8
OBR 23 HORNIacute POHLED NA POUZDRO [10] 9
OBR 24 POPIS JEDNOTLIVYacuteCH PINŮ 9
OBR 25 ČASOVAacuteNIacute SPI KOMUNIKACE [10] 10
OBR 26 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FREKVENČNIacuteCH REGISTRŮ [10] 11
OBR 27 ZPŮSOB ZAacutePISU DO FAacuteZOVEacuteHO REGISTRU [10] 11
OBR 28 KOMBINACE BITŮ PRO ZVOLENIacute PRŮBĚHU[10] 12
OBR 29 BLOKOVEacute SCHEacuteMA ZAacutePISU DO GENERAacuteTORU 12
OBR 210 ROZMIacuteSTĚNIacute JEDNOTLIVYacuteCH VYacuteZNAMŮ BIT VE SLOVĚ CONTROL [10] 13
OBR 211 VYacuteZNAMY JEDNOTLIVYacuteCH BITŮ [10] 13
OBR 31 BLOKOVEacute SCHEacuteMA GENERAacuteTORU 14
OBR 32 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 15
OBR 33 PIN DIAGRAM TQFF - 44 PIN [24] 16
OBR 34 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 17
OBR 35 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute FILTRU S GENERAacuteTOREM 18
OBR 36 UacuteVODNIacute STRANA [1] 19
OBR 37 RUČNIacute VOLBA VLASTNOSTIacute POUŽITYacuteCH OP ZESILOVAČŮ [1] 20
OBR 38 ZVOLENIacute PARAMETRŮ FILTRU [1] 20
OBR 39 SUMAacuteŘ VYacuteSLEDKŮ A JEJICH ZOBRAZENIacute [1] 21
OBR 310 VOLBA TOLERANCE POČIacuteTANYacuteCH KOMPONENT [1] 21
OBR 41 POUŽITYacute DISPLEJ [15] 23
OBR 42 ČIacuteSELNAacute HODNOTA JEDNOTLIVYacuteCH KLAacuteVES 23
OBR 43 POUŽITAacute KLAacuteVESNICE [16] 23
OBR 44 VYacuteVOJOVYacute DIAGRAM PROGRAMU 28
OBR 51 SINUS 1 HZ 29
OBR 52 SINUS 10 KHZ 29
OBR 53 SINUS 1 MHZ 29
OBR 54 OBDEacuteLNIacuteK 1 KHZ 30
OBR 55 OBDEacuteLNIacuteK 10 KHZ 30
OBR 56 OBDEacuteLNIacuteK 1 MHZ 30
OBR 57 NAacuteBĚŽNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 58 SESTUPNAacute HRANA OBDEacuteLNIacuteKU 31
OBR 59 PILA 1 KHZ 32
OBR 510 PILA 10 KHZ 32
OBR 511 PILA 100 KHZ 32
OBR 512 FREKVENČNIacute A FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA 33
OBR 513 FREKVENČNIacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 34
OBR 514 FAacuteZOVAacute CHARAKTERISTIKA VYacuteSTUPNIacuteHO FILTRU 35
OBR 81 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 44
OBR 82 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 45
OBR 83 SCHEacuteMA ZAPOJENIacute ČAacuteSTI GENERAacuteTORU S FILTREM 46
OBR 84 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 47
OBR 85 DPS NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 48
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
43
OBR 86 DPS GENERAacuteTORU S FILTREM 49
OBR 87 OSAZOVACIacute PLAacuteN NAPAacuteJECIacute ČAacuteSTI 50
OBR 88 OSAZOVACIacute PLAacuteN ŘIacuteDIacuteCIacute ČAacuteSTI 51
OBR 89 OSAZOVACIacute PLAacuteN GENERAacuteTORU S FILTREM 52
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
44
85 Scheacutema zapojeniacute
Obr 81 Scheacutema zapojeniacute napaacutejeciacute čaacutesti
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
45
Obr 82 Scheacutema zapojeniacute řiacutediacuteciacute čaacutesti
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
46
Obr 83 Scheacutema zapojeniacute čaacutesti generaacutetoru s filtrem
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
47
86 Naacutevrhy desek plošnyacutech spojů
Obr 84 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
Rozměr desky 90 x 70 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
48
Rozměr desky 68 x 56 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 85 DPS napaacutejeciacute čaacutesti
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
49
Rozměr desky 95 x 75 [mm] měřiacutetko 11 je k dispozici na přiloženeacutem CD
Obr 86 DPS generaacutetoru s filtrem
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
50
87 Osazovaciacute plaacuteny
Obr 87 Osazovaciacute plaacuten napaacutejeciacute čaacutesti
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
51
Obr 88 Osazovaciacute plaacuten řiacutediacuteciacute čaacutesti
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
52
Obr 89 Osazovaciacute plaacuten generaacutetoru s filtrem
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
53
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
B1 - G můstek DF10S DFS
C1 C2 C3 3 2200microF C050-075X075
C4 C5 C6 C7 C8 5 330nF C050-025X075
C9 C10 C11 C12 C13 5 100nF C050-025X075
D1 D2 2 1N4007 DO41-10
IC1 1 7812 TO252
IC2 IC3 IC4 3 7805 TO252
IO1 1 7912 TO-220S
JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 5 řada pinů 1X03
JP6 JP7 JP8 JP9 JP10 JP11 6 řada pinů 1X02
LED_1 LED_2 2 red LED5MM
PAD1 PAD2 2 řada pinů 25411
R1 R2 2 499R 020710
R3 1 0R 020710
TR1 1 transformaacutetor EI48-2B
Součaacutestky DPS - Napaacutejeniacute
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R6 1 0R R1206
C1 C3 C9 C10 4 100nF C1206
R3 R5 R16 3 100R R1206
R2
R4 - trimr
RN1 - rezistorovaacute siacuteť
3 10K R1206
D1 D2 2 1N4007 MELF
R1 1 330R R1206
Q1 Q2 2 BS170 SOT54ES
K1 - rele
K2 - rele2
Output
FilterBNCFRS1B
IC1 1 PIC18F46K22 TQFP44
S1 1 RESET DTSM-3
JP6 - IN 1 řada pinů 1X01
JP3 - NAPAJENI
JP5 - FilterBNC
JP4 - OUTPUT
3 řada pinů 1X02
JP2 - SPI 1 řada pinů 1X03
JP7 - PROGRAM 1 řada pinů 1X05
JP6 - KLAVESNICE 1 řada pinů 1X08
JP1 - LCD 1 řada pinů 1X13
Součaacutestky DPS - Řiacutezeniacute
88 Partlists
Tab 82 Použiteacute součaacutestky - řiacutezeniacute
Tab 81 Použiteacute
součaacutestky - napaacutejeniacute
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
54
Součaacutestka Kusů Hodnota Pozdro
R19 R21 2 0R R2512
C2 C6 2 10microF C3216
R16 R17 2 7K M1206
R14 1 5K M1206
C1 C3 C4 C7 C8 C19 C20
C21 C22 C23 C24 C25 C26
C27 C28
15 100nF C1206
C10 C11 C12 C13 4 100pF C0805
R13 - potenciometr
R18 - potenciometr2 10K P091N
C5 1 10nF C1206
C14 C15 C16 C17 C18 5 10pF C0805
R4 1 12K M1206
R20 1 1K M1206
R5 1 1K2 M1206
R6 1 22K M1206
R8 1 27K M1206
R3 1 2K M1206
R1 R2 2 2K4 M1206
R10 1 30K M1206
C9 1 390pF C0805
R11 1 4K M1206
R15 1 50R 02077
R9 1 820R M1206
R12 1 8K M1206
R7 1 910R M1206
IC2 IC3 2 AD8022 SO8
IC5 1 AD8065 SO8
IC4 1 AD8066 SO8
IC1 1 AD9833 MSOP10
OSC_25_MHZ 1 AEL AEL
IC6 1 NE5534 SO08
VYSTUP_SONDA
TESTPIN22 řada pinů 1X01
A_5V D_5V
JP1 - FilterBNC VYSTUP4 řada pinů 1X02
JP2 JP3 JP4 JP5 SPI 5 řada pinů 1X03
Součaacutestky DPS - Filtr
Tab 83 Použiteacute součaacutestky - filtr s generaacutetorem
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru
55
89 Obsah CD
BP
elektronickaacute verze bakalaacuteřskeacute praacutece
DPS
soubory scheacutemat a desek plošneacuteho pro prostřediacute EAGLE
program
zdrojoveacute koacutedy
datasheets
technickaacute dokumentace použityacutech součaacutestek
prubehy
průběhy naměřenyacutech hodnot
simulace
simulace vyacutestupniacuteho filtru