Простой по конструкции, синтезатор частоты для любительской радиостанции

Константин ИВАНОВ (RD3AY), г. Москва.

Предисловие от автора.

При разработке данной конструкции ставилась задача - создать простую в изготовлении и настройке законченую конструкцию синтезатора c качественными характеристики. При этом он выполнен на доступной и не дорогой элементной базе. Также автор преследовал как основную цель, это функциональность управления синтезатором, то есть простота и логичность управления, при работе в составе радиолюбительского трансивера с фиксированой первой ПЧ в приделах 5-9.5 МГц. Многие функции управления составлены таким образом, чтобы облегчить управление синтезатором, и делают работу по его управлению более логичной и понятной. Возможно некоторых радиолюбителей отпугнет наличие в конструкции трудно доступных в регионах микросхем AD9832BRU, ATMEGA8-16PI и КР193ИЕ6. Но это не проблема, автор без проблем вышлет по почте необходимые Вам микросхемы. Пишите на E-mail: "Написать письмо автору"

Полное обновление материала было произведено 31 января 2006 года

В настоящее время написана новая Новая прошивка

Вы можете ее загрузить в свой микроконтроллер. Как это сделать можно посмотреть по ссылке: Программирование микроконтроллера

Описание изминений в новой прошивке.

В новой прошивке для установки коэффициентов и частот ПЧ и опорного генератора синтезатора следует выключить синтезатор, нажать любую кнопку на клавиатуре и не отпуская кнопку, подать напряжение питания на синтезатор. При этом синтезатор войдет в режим ввода коэффициентов (кнопка DC осталась на своем месте), частоты ПЧ или частоты опорного генератора (кнопка осталась на своем месте).

При чем, следует учесть, что теперь можно ввести три частоты ПЧ.

Первым следует ввести частоту опорного генератора трансивера для нормального формирования сигнала. То есть частота опорного генератора лежит на нижнем скате кварцевого фильтра применяемого в вашем трансивере. После того как набрали частоту, нажимаем кнопку "Step" и вводим набранную частоту в память. Синтезатор после этого предложит ввести частоту для инверсной полосы, то есть частоту опорного генератора на верхнем срезе кварцевого фильтра трансивера. Набираем частоту и вводим ее в память, нажатие кнопки "Step". И в последнюю очередь, вводим частоту опорного генератора трансивера в режиме CW. Обычно эта частота равняется частоте опорного генератора для нормальной полосы. Набираем ее и вводим нажатием кнопки "Step".

Фотографии собранного синтезатора, предоставил Савченко Андрей из Киева. Фоторграфии можно посмотреть по ссылке:

Вид со стороны элементов.

Вид со стороны монтажа.

А так же Геннадий RA6XW, прислал интересные фотографии собранного синтезатора и свой вариант монтажа синтезатора. Все файлы можно посмотреть по ссылке:

RA6XW

Переделана печатка под использование более доступного кварцевого генератора большего размера и применен в ГУН более "крутой" транзистор BF998. Разводку печатки можно забрать по ссылке:плата.

Расположение деталей на печатной плате для этого варианта, можно забрать по ссылке:рассположение элементов на плате.

Синтезатор предназначен для использования в качестве плавного гетеродина любительской коротковолнового трансивера на всех девяти КВ диапазонах, а также диапазона гражданской связи CB с фиксированной первой ПЧ.

Синтезатор испытывался в трансивере от UT2FW с основной платой номер 5. По качеству приема и передачи разительных различий замечено не было.
Были сняты шумовые характеристики трех синтезаторов, смотрите фото в приложенном RAR файле.

На мой взгляд, положительные качества синтезатора:

1. Частота сравнения в фазовом компараторе (4046) укладываться в меньший промежуток частоты (250-325 кгц), что дает возможность более точно подобрать номиналы интегрального фильтра после 4046.
2. ГУН работает в относительно не широком диапазоне частот.
3. Односторонние печатные платы более просты при изготовлении в домашних условиях.
4. Применены SMD компоненты, меньше паразитных влияний.
5. ГУН выполнен на 2 затворном транзисторе, что дает более качественный сигнал на его выходе.
6. Однопалатная конструкция.
7. Доступна полновесная прошивка.
8. В паузах МК "спит", что снижает общий уровень помех.
9. Деление частоты ГУНа по принципу Дроздова, снижает шум синтезатора (к примеру, для диапазона 20 метров, деление частоты происходит в 14 раз).

Шаг перестройки на всех диапазонах постоянный, и его можно выбирать в приделах 10 – 1260 Гц. Синтезатор имеет возможность включать расстройку как частоты передачи относительно частоты приема, так и наоборот, при чем частоты могут быть выбраны на разных КВ диапазонах. Таким образом, осуществляется так называемый режим “Crossband”. Синтезатор имеет возможность запоминать в десяти ячейках памяти не только установленную частоту, но и установленный режим управления в трансивере, на данной частоте.

При включении синтезатора устанавливается частота и режимы управления трансиверов в зависимости от данных занесенных в нулевую ячейку памяти. При помощи данной функции, можно на свое усмотрения выставить стартовые установки частоты и режимов трансивера. Есть возможность выставить любую частоту ПЧ для режима “преобразования вниз” в широких пределах. Так же есть возможность коррекции частоты опорного генератора синтезатора. Информация о работе синтезатора отображается на двух строчном ЖКИ на 16 символов с подсветкой.

Индикация установленной частоты отображается с точностью до 10 Гц. Синтезатор выполнен по одно петлевой схеме, где на фазовом компараторе (микросхема CD4046BE) происходит сравнения частот ГУН, предварительно поделенной по частоте на 256, и выходной частоты с микросхемы с прямым синтезом частоты (DDS AD9832) под полным управлением микроконтроллером ATMEGA8-16PI от фирмы ATMEL.
В синтезаторе осуществлена возможность работы синтезатора совместно с персональным компьютером по системе САТ через интерфейс RS232. Тестирование синтезатора проводилось при использовании программы MixW с установками – ICOM-756-PRO-11, скорость обмена 9600 бит, 2 стоп-бита, без проверки четности. При этом осуществляется двух стороннее управление частотой и родом работы между трансивером и ПК. Конструкция синтезатора выполнена на двух платах. На одной плате находиться клавиатура, узел индикации на ЖКИ и формирователь импульсов валкодера, а на другой - цифровая часть и ГУН. Все печатные платы, разрабатывались для возможности их выполнения в домашних условиях, при помощи так называемой «утюжной» технологии.
Верхний слой фольги на основной плате синтезатора оставлен (с обратной стороны печатки) туда припаяны все соединения с землей, в том числе и минусовые выводы микросхем и земляной вывод катушки L5, и так далее.
Рисунки обеих печатных плат в формате программы Sprint Layout V 3.0, можно забрать здесь: платы.
При определенной аккуратности выполнения печатной платы, трудностей с распайкой микросхемы AD9832 (расстояние между соседними ножками микросхемы составляет 0.65 мм!) не возникало.

Вид готовых печатных плат, изготовленных автором, можно посмотреть по ссылке: основная плата и клавиатура.

Работа синтезатора понятна из его функциональной схемы. (Рисунок №1)

Где:

CLK – Опорный кварцевый генератор на 16МГц.

DDS – Микросхема AD9832 формирующая сигнал с частотами 250-325кГц.

ФНЧ – Фильтры низкой частоты.

ФД – Фазовый детектор.

VCO – Генератор управляемый напряжением Upll (ГУН), поступающим на варикап.

Делители 1/256 – делители частоты на микросхеме КР193ИЕ6.

МК - Микроконтроллер ATMEGA8 – 16PI

СAT интерфейс – интерфейс связи синтезатора с ПК через СОМ порт

Схему клавиатуры можно забрать по ссылке: Схема клавиатуры

При установке клавиатуры в трансивер, нужно учесть что вывод "RX" на плате клавиатуры, служит для получения синтезатором информации, что трансивер переведен в режим "передача" при этом режиме, на этот вывод должно подаваться положительное напряжение уровнем от 5 до 15 вольт. А при переходе на "Прием", уровень напряжения на этом выводе, должен быть близок нулю.

Схему межплатных соединений можно забрать по ссылке: монтаж

Расположение деталей на плате клавиатуры и основной платы синтезатора можно посмотреть по ссылке:Расположение деталей на платах

Схема синтезатора изображена на рисунке №2. Для увеличения изображения нажмите на ссылку: Схема

рисунок №2

На первый вход фазового компаратора (CIN), в качестве которого используется микросхема CD4046BE в типовом включении при ее питании от стабилизированного источника с уровнем 9 вольт, поступает сигнал с единственного генератора управляемого напряжением (ГУН), предварительно поделенного по частоте на 256 при помощи микросхемы КР193ИЕ6. Микросхема КР193ИЕ6 специально разработана для применения в качестве делителя частоты в синтезаторах, и имеет качественный формирователь сигнала на своем входе и имеет на выходе "красивый" меандр, по сравнению с выходным сигналом полученным при помощи линейки из двух микросхемах 74AC161, как в прежней версии синтезатора.

Светодиод HL1, индицирует отсутствие захвата (LOCK) в петле фазовой автоподстройки частоты. Если он горит, то это говорит о том, что в петле ФАПЧ нет захвата. В качестве микросхемы прямого синтеза частоты была выбрана микросхема AD9832 или AD9835 от фирмы «Analog devices». Данная микросхема одна из самых дешевых в этой линейке, и вполне удовлетворяет нас по своим показателям, так как ей придется синтезировать относительно низкую частоту, в пределах 250 – 300 КГц. Микроконтроллер ATMEGA8 управляет работой микросхемы DDS. А микросхема AD9832, осуществляет прямой синтез частоты (Direct Digital Synthesis), с выхода которой (вывод №14) выдаётся синусоидальный ВЧ сигнал частотой в пределах от 250 до 325 кГц. Который пройдя через фильтр нижних частот пятого порядка с полосой среза около 400 КГц и усиленный транзистором КТ315Г до уровня 1 вольт (эффективное значение) поступает на второй вход фазового компаратора (SIN). Управление микросхемой DDS осуществляется микроконтроллером по шинам PC5 – сигнал FSYNC, PC4 - SDATA, PC3 – SCLK по специальной программе.

Сигнал ошибки с фазового компаратора, пройдя через пропорционально – интегрирующий фильтр, поступает на реактивный элемент ГУН, в качестве которого, использован варикап КВ132 слабо связанный с колебательным контуром через конденсатор С33 номиналом 24-27 пф, что улучшает шумовые характеристики синтезатора. ГУН выполнен по схеме индуктивной трех точки на двух затворном полевом транзисторе BF998. Который показал себя наилучшим образом в данной схеме, но его можно без заметного ухудшений параметров схемы, заменить на отечественный транзистор КП327 или BF966, или при незначительном изменении схемы применить КП307Г. Для получения необходимого диапазона выходных частот для девяти диапазонов КВ трансивера при применении в нем частоты ПЧ в пределах 5 – 9 МГц, частота ГУН изменяется ступенчато, способом подключения при помощи электронной коммутаций к его колебательному контуру в определенной комплекции, трех подстрочных конденсаторов. А также выходная частота синтезатора зависит от выбранного коэффициента выходного делителя выполненного на микросхеме U10 74AC161.

Предварительно следует просчитать коэффициенты делителя выходной частоты синтезатора и подключаемых конденсаторов к ГУН, и ввести их в память МК. Расклад коэффициентов выходного делителя частоты синтезатора и подключаемых конденсаторов к ГУН, для распространенной частоте ПЧ 8860 КГц можно взять из таблицы по ссылке. Таблица

На разъеме J7 OUT присутствует частота ГУНа деленная счетчиком U10 74AC161 на 2, или на 3, 4, …9, в зависимости от выбранного диапазона. Код, поступающий из регистра U6B 4015 (561ИР2) на входы A, B, C счетчика, определяет коэффициент деления.
Выходная частота синтезатора в два раза выше необходимой для работы смесителя трансивера, это сделано из предположений, что в трансивере, для получения противофазного напряжения для работы смесителя, будет использована микросхема 74AC74 (высокочастотный двойной D-тригер, делитель на два), на выходе которой получается противофазный и поделенный по частоте на два, сигнал синтезатора. В качестве индикатора используется двух строчный ЖКИ, шестнадцати символьный жидкокристаллический индикатор. Автор в своей конструкции использовал ЖКИ SC1602CSLB-XH-HS-R от фирмы «SUNLIKE DISPLAY». Можно использовать и другой двух строчный ЖКИ на 16 символов, совместимый с контроллером HD44780 фирмы Epson (EH по маркировке Powertip). При использовании ЖКИ индикатора от фирмы «DATA VISION» модели 16230S2FBLY/R нужно учесть что плюс пять вольт следует подавать на вывод номер 1, а минус (корпус) на вывод номер 2 ЖКИ модуля.
Нужно учитывать, что в последней версии печатной платы, стабилизатор +5 вольт установлен на общей плате. И чтобы не происходило перегрева последнего, следует ограничить ток подсветки индикатора, при помощи установки резистора наминалом 20-47 Ом на плате индикатора.

В качестве валкодера можно использовать любое устройство, которое способно формировать на двух выходах, сдвинутые по фазе на 90 градусов сигнал с уровнем ТТЛ. И при этом выдавать 60 -100 импульсов на один оборот.

Самый хороший вариант самодельного валкодера, это использование шагового двигателя от ШПУ станка, но где его взять?
Второй вариант, это импортный оптический (не механическая трещетка за 100 рублей) стоит 1500 рублей, однако...
Можно попробовать сделать как у пана Тарасова, но это довольно хлопотно, качественно выполнить диск в домашних условиях на более чем 60 зубьев и поставить как минимум на два подшипника - довольно проблемотично, хотя можно попробовать.
Остается последний вариан, использовать довольно доступные (50-100 рублей) шаговые двигатели от 5 дюймового дисковода с минимальными переделками, и не большую схемку по ссылке: Валкодер
Единственное, что нужно учесть, это то, что у некоторых шаговых двигателей средние точки обоих обмоток, соеденены внутри двигателя и имеют один вывод от этого соединения наружу. По этому, потребуется аккуратная разборка и модернизация двигателя. То есть потребуется добавление отдельного вывода от середины каждой обмотки. Обычно обмотки в нутри двигателя имеют разный цвет эмали покрывающие провода, следует рассоеденить точку соединения четырех проводов, так что бы остались соединенными провода одного цвета эмали, это и будут два отвода от средних точек.
Если у Вашего экземпляра двигателя шесть выводов, то ни чего переделывать не надо, обычно два коричневых вывода, это выходы средних точек обмоток, красный--белый, синий--желтый, крайние выводы обмоток сопративление около 180 Ом.
По этой причине, мной был применен в качестве валкодера, шаговый двигатель от старых 5 дюймовых дисководов с применением в качестве схемы формировании импульсов микросхему LM358.
Валкодер достаточно качественно работает при разных скоростях вращения ручки настройки трансивера и не требует сложных слесарных работ в его изготовлении.
В последней версии синтезатора разведена печатная плата клавиатуры, где придусмотреннна разводка под использование данной схемы валкодера. При установке шагового двигателя в ваш трансивера, необходимо корпус шагового двигателя, соединить с землей (корпусом трансивера), это устранит формирование ложного импульса при прикосновении к шаговому двигателю.

Но вовсе не возбраняется приминение более "навароченного" валкодера, все зависит от возможностей радиолюбителя.

Всем синтезатором управляет не дорогой, но довольно мощный микроконтроллер ATMEGA8-16PI. В качестве задающего генератора использован интегральный генератор «H. S. C. 5G 16.000 MHz HSO-3F000». В конструкции возможно использование и другого интегрального генератора, с близкой по выходной частоте, а так же выполненном в другом корпусе, для этого понадобиться не значительная коррекция рисунка печатной платы. В функциях управления синтезатором, заложена возможность, корректировать частоту опорного генератора в широких приделах.

рисунок №4

Кнопки управления синтезатором, их всего 18. (Рисунок №4) 12 кнопок объединены в поле, и служат для непосредственного управления синтезатором, и оставшиеся 6 кнопок - К4, К18, К8, К9, К10 и К14 , которые могут быть расположены в любом месте на передней панели трансивера –служат для переключения режимов в ТРХ. Кнопки для управления режимов работы трансивера работают квазисенсорно, т.е. кнопки без фиксации – чтобы включить режим нужно нажать на кнопку, повторным нажатием происходит выключение выбранного режима. Для того чтобы понять включен режим или нет – возле каждой кнопки расположен светодиод, который своим свечением, показывает включение выбранного режима. Значение включаемого режима этими кнопками, на свое усмотрение, радиолюбитель может назначить сам, за исключением кнопок К18 (включение режима CW) и кнопки К4 (реверс боковой полосы).Кнопки управления частотой синтезатора имеют несколько функций. Основную функцию определяет надпись возле кнопки, дополнительно каждой кнопке присвоена цифра, девяти кнопкам диапазоны и некоторые кнопки имеют ещё и подфункцию в «Меню» о которой речь пойдёт ниже. Кнопка К18 служит для управления включения режимами CW в трансивере. При ее включении предполагается включение CW фильтра в трансивере и всех соответствующих режимах (в авторском трансивере происходило выключение формирования SSB сигнала, микрофонного усилителя).Также при ее нажатии по каналу CAT происходит передача команды в компьютер о смене режима работы трансивера. (при работе трансивера совместно с компьютером при использовании программ поддерживающих обмен по CAT).Так же происходит смена боковой полосы трансивера при нажатии кнопки К4 (реверс боковой полосы) и передачи команды по каналу CAT о смене боковой полосы. При чем автоматически отслеживается применяемый диапазон, то есть если включен режим реверс боковой полосы, то при смене диапазона к примеру с 20 метров (включена нижняя боковая полоса) при переходе на диапазон 80 метров, будет включена верхняя боковая полоса.
Для подсоединения синтезатора к компьютеру, нужно использовать кабель, у которого распайка внутренних проводников осуществлена по принципу: с какого пина ушел, к такому и пришел. То есть 5 к 5, 2 к 2 и так далее. Кабель для соединения модема к компьютеру, не подойдет. У него "перекрестная" распайка

Описание кнопок управления синтезатором.

В описании кнопок первым идёт название её основной функции, т.е. то, что произойдёт при первом её нажатии, вторым идёт присвоенная цифра, третьим присвоенный диапазон при входе в функцию «BAND» и четвёртым, обозначение на принципиальной схеме.

ESC, К3 –

При нажатии данной кнопки, можно выйти из любого режима в первоначальное состояние, и отменить не набранные до конца установки.

BAND,"0", 1.9 МГц, K7 -

Переключение диапазонов. При первом нажатии на эту кнопку, на индикатор выводится надпись – “ Band >> ? “, и после нажатия на соответствующую кнопку устанавливается середина выбранного диапазона. Кнопкам присвоены следующие КВ диапазоны: К6 – 1.9 MГц, К2 – 3,5 MГц, и так далее.

RIT,"5", 14.0, K17 -

Включение растройки. При нажатии кнопки “RIT”, на индикатор выводиться надпись “RIT >> Tx or Rx”, предлагающая выбрать расстройку приемника или передатчика. Если при включении расстройки, нажать на кнопку “Step”, то будет выбрана расстройка частоты передатчика относительно частоты приемника. Если нажать кнопку “Freg”, будет включен режим расстройку частоты приемника относительно частоты передатчика. При включенной расстройте, в нижней строчки ЖКИ, выводиться частота передачи или приема, в зависимости от рода выбранной расстройки. Изменять частоту можно как ручкой валкодера, так и при помощи кнопок “Up” или “Down”, вводя величину необходимой расстройку.
Также возможно выбрать в качестве рассройки, частоту другого КВ диапазона, при помощи кнопки “Band”. Тем самым обеспечиваются режимы SPLIT и CROSSBAND.

FREQ,"6", 18, K16 –

Режим непосредственного набора частоты с клавиатуры. При нажатии на клавишу “Freg” на ЖКИ выводится надпись – “ Frg = ??.??? MHz”. Набирая частоту с клавиатуры, нет необходимости вводить частоту до последнего знака, если точность набранной частоты вас уже устраивает, и она попадает в отведенные рамки выделенных частот для радиолюбителей, то далее следует нажать кнопку “Step” и трансивер будет перестроен на выбранную вами частоту. Если выбранная вами частота будет находиться за пределами разрешенных участков для радиолюбителей, синтезатор предложит вам повторно ввести частоту, если вы решили выйти из режима набора частоты с клавиатуры, вам просто следует нажать клавишу “Esc”.

STEP, К13 –

При нажатии на эту клавишу, выбирается режим выбора шага перестройки в интервале 10 -1280 Гц. Шаг перестройки можно изменять как при помощи клавиш “Up” и “Down”, так и при помощи ручки валкодера. Для ввода и запоминания в энергонезависимой память МК новых значений шага перестройки, достаточно нажать любую кнопку управления синтезатором.

UP, «4», 10, К5 – При нажатии этой кнопки, происходит увеличение частоты с выбранным шагом перестройки. Данным режимом можно пользоваться как при непосредственном управлении частотой синтезатора, так и при осуществлении установки частоты опорного генератора и частоты ПЧ. Если после того как была нажата кнопка “Up”, одновременно нажать и клавишу “Down”, скорость изменения частоты - увеличиться в 4 раза, этот режим удобно использовать при необходимости быстрой перестройки частоты по диапазону.

DOWN “9”, 28.5, К15 – При нажатии этой кнопки, происходит уменьшение частоты с выбранным шагом перестройки. Данным режимом можно пользоваться как при непосредственном управлении частотой синтезатора, так и при осуществлении установки частоты опорного генератора и частоты ПЧ. Если после того как была нажата кнопка “Down”, одновременно нажать и клавишу “Up”, скорость изменение частоты во времени увеличиться в 4 раза, этот режим удобно использовать при необходимости быстрой перестройки частоты По диапазону.

PUSH ,"2", 3,5, К2 -

Сохранение текущей частоты и состояние 6-ти кнопок управления трансивером в одну из 10 ячеек памяти. При нажатии на кнопку, на дисплей выводится надпись “VFO >> Memory CH=?”, и ожидается нажатие кнопки с соответствующим номером ячейки. После ввода номера на индикаторе вместо знака «?», появится номер выбранной ячейки. В ячейке 0 хранится информация, используемая для установки начального состояния синтезатора при включении питания, т.е. можно в неё занести желаемые значения, например, шага перестройки и включения какого-либо режима в ТРХ, частоту на которую перейдёт синтезатор при включении питания трансивера.

POP ,"3", 7.0, К1 -

Устанавливает частоту и состояние управления трансивером из одной из 10 ячеек памяти. При нажатии на кнопку, на дисплей выводится надпись – – “Memory >> VFO CH=?”. и ожидается нажатие кнопки с соответствующим номером ячейки. После ввода номера на индикаторе вместо знака «?», появится номер выбранной ячейки, и трансивер перестраивается на частоту, которая была занесена предварительно в выбранную ячейку, а также устанавливаются режимы управления трансивером, в зависимости от сохраненных установок в памяти выбранной ячейки.

SEL ,” 7”, 21, К12 -

При первом нажатии этой кнопки, на ЖКИ появиться надпись – “Select XTA or IF”., предлагающая выбрать режим калибровки частоты ПЧ или опорного генератора синтезатора.
Если нажать кнопку “Freg”, на ЖКИ дисплей выводится частота опорного генератора и появляется возможность, калибровки частоты опорного генератора синтезатора, которую предварительно нужно измерить при помощи промышленного частотомера. Частоту можно изменять при помощи вращения ручки валкодера или нажатия кнопок “Up” или “Down” при предварительно необходимом выбранном шаге перестройки. Для занесение частоты опорного генератора синтезатора в энергонезависимою память микроконтроллера и выход из режима. Необходимо нажать кнопку “Step”, после чего на одну секунду будет выдана подтверждающая надпись на ЖКИ – “Memorize Set” и выход из режима коррекции.
Для ввода режим установки промежуточной частоты трансивера, необходимо после нажатия кнопки “SEL” , и появлении на ЖКИ надписи -“Select XTA or IF”, нажать кнопку “DC”. На дисплее появляется текущая введённая промежуточная частота трансивера (по умолчанию начальная частота в программе 8860 КГц) далее необходимо при помощи вращения ручки валкодера или нажатия кнопок “Up” или “Down” изменить ее на требуемую. Для запоминания частоты ПЧ в энергонезависимою память микроконтроллера и выход из этого режима, необходимо нажать на кнопку “Step”, после чего на одну секунду будет выдана подтверждающая надпись на ЖКИ – “Memorize Set” и выход из режима коррекции.

DC , “8”,24, К11 -

При нажатии на эту кнопку устанавливается режим по вводу коэффициента делителя частоты ГУН и количество подсоединяемых к ГУН подстроечных конденсаторов. При этом на ЖКИ в нижней строчке появляется надпись – “Divisor=? Cond=?”, а в верхней строчке ЖКИ “Band >> 1,9 MHz”, диапазон, для которого будут вводиться коэффициент деления и код подключаемых конденсаторов. После этого, в зависимости от раннее выбранных коэфициентов деления ГУН из данных согласно таблицы. Следует ввести коэффициент деления частоты ГУН при помощи нажатия соответствующей кнопки на клавиатуре.
Рассмотрим на примере, диапазон "20 метров", частота 14150 КГц, частота ПЧ 8860 КГц. Частота первого гетеродина должна быть: 14150-8860=5290 КГц. Если в трансивере используется микросхема 74АС74 для получения противофазных сигналов для смесителя, то на ее вход нужно подать сигнал по частоте в двое больше, то есть 5290*2=10580 КГц. Для получения такой частоты с выхода синтезатора, нужно поделить частоту его ГУН на семь. 74060 кГц делим на 7 получаем 10580 кГц, то есть это число и следует ввести при установке.
После ее ввода, на ЖКИ вместо знака - “?” появится введенная цифра. После этого необходимо ввести код подключаемых конденсаторов из условия:
Код цифры, это какой и сколько подстроечных конденсаторов подключиться к ГУН. “0”- ни один из них не подключен. “1” - подключен С10, “2” - подключен С11, “3” - подключены С10 и С11, “4” - подключен С12, “5” - С10 и С12, “6” – С11 и С12, “7” – С10, С11 и С12.
После того как будет введен код подключаемых конденсаторов, появиться возможность ввести данные для следующего диапазона, при этом в верхней строчке ЖКИ появится надпись следующего диапазона. После того как будет произведен ввод всех значений, на ЖКИ будет кратковременно выведена надпись – “ Seting end” и синтезатор перестоится на частоту 14150 КГц. И произойдет запоминания всех раннее введенных значений, в энергонезависимую память микроконтроллера. Если в процессе набора была произведена ошибка, следует нажать кнопку “Esc”, и произвести установку заново. При частоте ПЧ трансивера в диапазоне частот от 8400 КГц до 8800 КГц, можно использовать уже установленные данные, которые уже находятся в ЕЕПРОМ микроконтроллера.

Для ПЧ 8,5 - 8,9 МГц:
160м – 37: 80м – 31: 40м – 27: 30м – 24: 20м – 74: 17м – 41: 15м – 31: 12м – 27: 10м – 20:

Для ПЧ 5 - 5.5 МГц:
1.9 МГц-51, 3.5 МГц-41, 7 МГц-31, 10 МГц-27, 14 МГц-43, 18 МГц-34, 21 МГц-27, 24 МГц-24, 28 МГц-20.
И длину намотки катушки ГУН увеличить до 8 мм.

Для ПЧ 9 - 9.5 МГц:
1.9 МГц-37, 3.5 МГц-31, 7 МГц-27, 10 МГц-24, 14 МГц-76, 18 МГц-41, 21 МГц-31, 24 МГц-27, 28 МГц-20.

Где первая цифра - это на сколько мы хотим делить частоту ГУН до делителя на микросхеме 74АС74, установленной в смесителе трансивера, а вторая цифра - это код подключаемых подстроечных конденсаторов.

Синтезатор выполнен на плате из двухстороннего текстолита, размером 140 мм на 100 мм. При чем одна сторона платы, используется как сплошной экран и земляная шина. Там где нет соединения с землей, необходимо раз зенковать отверстие сверлом диаметром 3 мм.
Рисунки печатных плат, можно забрать по ссылке:Рисунок печатной платы
Для просмотра файла понадобится программа Sprint Layout V 3.0

Катушку ГУН желательно выполнить из посеребренного провода диаметром 0.8 мм. Катушка без каркасная, и выполнена на оправке диаметром 6 мм и содержит 4 витка, длина намотки 7 мм. Отвод сделан от одного витка с четвертью от заземленного конца катушки. В качестве большинства конденсаторов и резисторов, использовались элементы для поверхностного монтажа (SMD), типоразмера 1206. Но размеры печатной платы позволяют использовать для монтажа и обычные элементы, но для этого придется скорректировать рисунок печатной платы. В качестве микроконтроллера следует использовать микроконтроллер на тактовую частоту 16 МГц ATMEGA8-16PI.
При его программировании в первую очередь следует запрограммировать Fuses биты на работу от внешнего генератора – CKSEL = 0. Так как с завода, микроконтроллеры поступают с подключенным внутренним RC генератором на частоту 1 МГц. Остальные Fuses биты оставить ,без изменений. Для программирования микроконтроллера, автор использовал программу AVReal который можно скачать по ссылке: программатор и простой адаптер "Altera ByteBlaster".
Схема программатора очень простая, ее можно забрать по ссылке:Схема программатора
Если Вам лень паят такую схему, то можно попробовать более простой вариантПростая схема программатора Но есть опасность спалить LPT порт, и Вы потом будете ругаться, а я Вас предупреждал!
Там на сайте, есть подробное описание по его использованию и изготовлению.
Программу AVReal также можно скачать с моего сайта по ссылке:Программа AVReal

Командная строка для программирования Fuses бит при использовании параллельного порта №1:

avreal.exe +mega8 –p1 –ab –e –b –w –fCKSEL=0

Для записи в микроконтроллер программы при использовании параллельного порта №1:

avreal.exe +mega8 –p1 –ab –e –b –v –n –w –c DDS.HEX –d DDS.EEP

Поступает много вопросов, как запрограммировать ATMEGA8-16PI?

Опишу подробно и по порядку, как я все это делаю, и все работает.

Хочу сразу сказать, я вовсе не навязываю именно такой способ програмирования МК, есть много всевозможных программаторов, но по моему мнению, данный способ, наиболее удобен в работе. Я вовсе не хочу подчеркуть, что являюсь крутым юзером DOS и противником программаторов в IDE (графической оболочке) но мне кажется, что гараздо проще кликнуть по одному BAT файлу и запрограммировать МК, чем кликать десять раз по разным окнам IDE програматора и в конце концов допустить ошибку.

Если Вы все же предпочетаете IDE, то по ссылке:Программа AVRealshell вы можете забрать графическую оболочку программатора Avreal.

И так начнем.

Для работы WIN32 версии необходимы W95/W98 - DLportIO.DLL
NT4,W2000,WinXP - DLportIO.DLL и DLportIO.sys
Это файлы из комплекта DriverLINX от Scientific Software Tools, Inc. (http://www.sstnet.com). С некоторых пор этот драйвер перестал поддерживаться и исчез с основной страницы фирмы.
В сокращённом виде без описания и множественных примеров применения можно взять тут dlportio.zip (170KB).
В некоторых случаях могут быть проблемы с установкой сокращённой версии под WinXP (возможно, начиная с какого-то сервис-пака, так как под WinXPsp1 нормально устанавливался и сокращённый вариант). В таком случае следует взять полную версию инсталлятора (1.5МБ).
Применение WIN32 версии фактически имеет смысл только под NT, Win2000, WinXP, когда DOS-программа не имеет доступа к портам. Под W95/W98 нормально работает и DOS-версия.

На Вашем компьютере на диске С: Вам следует создать папку с именем DDS. В нее следует скопировать пять файлов, которые Вы можете забрать по ссылке: программирование

В итоге, у Вас в этой папке должны находится следующие файлы:

DDS.HEX файл программы для микроконтроллера.
DDS.EEP файл данных для микроконтроллера.
AVREAL.EXE Файл программы программатора.
FUSE.BAT файл запуска программирования FUSE бит.
WRITE.BAT файл запуска программирования кода и данных в МК.

Следует напомнить, что ATMEGA8-16PI с завода поступают с включенным внутренним генератором RC на частоту 1 МГц, по этому, в первую очередь, следует перепрограммировать микроконтроллер на работу от внешнего генератора, в нашем случае на частоту 16 МГц от кварцевого генератора.

1. Собираем простую схему программатора по ссылке:схема программатора.

2. Соединяем кабелем LPT порт номер 1 вашего компьютера с программатором.
3. Колодку программатора подключаем на разъем J2 предварительно вынув оттуда разъем идущий к ЖКИ.
4. Вставляем новый микроконтроллер в 28 ножную панельку платы синтезатора, предварительно отформировав выводы МК, обращая внимание на совпадение ключа на панельке и микроконтроллере.
5. Подаем питание на плату синтезатора.
6. Два раза кликаем мышкой по файлу FUSE.BAT (запускаем файл) в вашей папке С:\DDS, и наблюдаем на экране монитора, окно DOS о прохождении процесса программирования FUSE битов.
7. Два раза кликаем по файлу WRITE.BAT (запускаем файл) в Вашей папке С:\DDS, и наблюдаем на экране монитора, окно DOS о прохождении процесса программирования кода и данных в микроконтроллер.
8. Отключаем питание с платы синтезатора и отключаем разъем программатора от платы синтезатора.
9. Ставим на место разъем от ЖКИ.
10. Подаем питание на синтезатор и убеждаемся, что все работает.

В настоящее время написана новая Новая прошивка

Вы можете ее загрузить в свой микроконтроллер. Как это сделать можно посмотреть по ссылке: Программирование микроконтроллера

Программа микроконтролера, которая управляет синтезатором, постоянно совершенствуется. Добавляются новые функции, устраняются старые ошибки, появляются новые... Программисты меня поймут.

Следует обратить внимание, что в отсутствии подключения платы клавиатуры синтезатор будет наровить переключиться в режим "Frg = > ??.??? MHz". Это не страшно, но в дальнейшем Вам все равно понадобится клавиатура.
Файлы прошивки, не демо версии, а полновесные рабочие версии.

В качестве катушек L2 и L3 используются стандартные дроссели ДМ - 0.1 -180 мкГн. Их индуктивность может состовлять велечину в приделах 150-200 мкГн.
Для надежной работы делителя частоты выполненого на микросхеме U10 74AC161, (если он выполнен на микросхеме IN74AC161N) следует подобрать в делителе резистор №34, на ее входе. Обычно делитель работает стабильно и без подбора резистора.
Настройка ГУН, заключается в установке требуемых границ перестройки на каждом из диапазонов, при подаче на варикап напряжения 0,8-8В от отдельного переменного резистора, перед этим, предварительно разорвав цепь Upll. Для питания синтезатора двенадцать вольт, должно быть использовано напряжение с минимальным уровнем пульсаций. Лучше применить отдельные стабилизатор (например, 142ЕН8Б или 7812, расположенный в непосредственной близости к основной плате). В последней версии синтезатора, стабилизатор на напряжение 5 вольт, установлен непосредственно на плате синтезатора.

Не использовать в качестве земляного проводника корпус трансивера. Не располагайте основную плату вблизи силового трансформатора и/или выходного каскада во избежание наводок. Основную плату синтезатора лучше всего расположить в отдельном, экранированном отсеке. Меж платное соединение очень простое, нужно соединить между собой выводы плат с одноименными названиями. Проводники этих соединений не следует увязывать в жгут с прочими проводниками трансивера.
Микросхема U11 7404 (155ЛН3) на основной плате синтезатора, обеспечивает буферирование сигналов с микросхемы U3 74HC595 на разъем J4 основной платы синтезатора, и имеет на своих выходах транзисторы с открытым коллектором, к которым можно подключать соответствующие реле зашунтированные диодом, для управления режимами трансивера.
Схему подключения реле можно посмотреть на рисунке:

С помощью сдвигового регистра U7A 4015 (561ИР2) установленого на общей плате синтезатора, через разъема J6, и дешифратора 155ИД10 установленного на плате полосовых диапазонных фильтров, управлять релейным переключателем диапазонов.

Коды по диапазонам:

0000 ------ 160 метров
0001 ------ 80 метров
0010 ------ 40 метров
0011 ------ 30 метров
0100 ------ 20 метров
0101 ------ 18 метров
0110 ------ 15 метров
0111 ------ 12 метров
1000 ------ 10 метров

ДЕТАЛИ

Большенство примененных в синтезаторе резисторов и конденсаторов, это SMD элементы типоразмера 0805. Номиналы их, в большем случае, не кретичны, кроме резистора R7 - 100 Ом, R10 - 3.9 кОм, R3 - 3.9 кОм, R4 - 330 Ом, R5 - 10 кОм и конденсаторов С4 - 10 мкф (тонталовый, с малой утечкой), С3 - 1000 пф, С48 - 27 пф. Остальные резисторы и конденсаторы могут отличаться от схемы, на +- 20 процентов.
Микроконтроллер заменить нечем, применять только ATMEGA8-16PI на тактовую частоту 16 МГц (тактовая частота - есть две последние цифры перед буквами PI) в его обозначении).
Все микросхемы CD40... можно заменить на 561 серию. Микросхему 74АС161 можно попробовать заменить на IN74AC161, но возможна не стабильная работа этого делителя на частотах 80-100 МГц.
Микросхему AD9832BRU можно заменить на микросхему AD9835.
Дроссель L4 желательно во избежания наводок, выполнить на кольце типоразмера 7х4х2 1000НН, намотав на него 25 витков провода ПЭЛШО 0.33 мм.
Катушка L5 намотана посеребренным проводом диаметром 0.8-1 мм на оправке 6 мм и имеет длину намотки 7 мм или 8 мм, для частоты ПЧ в районе 9-9.5 МГц. Отвод сделан от 1-1.5 витка считая от земляного вывода.
Транзисторы КТ315 можно применять с любой буквой, но желательно с индексом "Г" или "Б".

НАСТРОЙКА

Настройка синтезатора не вызывает проблем, если все собрано правильно и детали исправны, синтезатор начинает работать сразу, единственное что потребуется, это "вогнать" частоту ГУН в нужные диапазоны подстроечными конденсаторами.
Но если синтезатор "не захотел" работать сразу, то следует внимательно, при помощи тестера проверить все цепи. Часто забывают припоять на землю выводы деталей со стороны монтажа. В первую очередь следует измерить сопративление шины питания +5 вольт на землю, мой тестер Ц4354 показывает 50 или 120 Ом, в зависимости какой щуп тестера подключать к шине +5 вольт и земле. Зенковку отверстий со стороны монтажа микросхем следует выполнить сразу при изготовлении печатной платы, а не в последствии монтажа, так как в результате раззенковки отверстий, появляется медная стружка, которая может попасть на выводы уже установленных деталей и создать не желательные контакты.
Программируют микроконтроллер и устанавливают его на свое место, в понельку платы синтезатора.
После этого подают питание +12 вольт на разъем J8 соблюдая полярность (хотя есть защита от переплюсовки). Потребление по этой цепи, должно составлять около 150 миллиампер без включенной подсветки ЖКИ и около 350 мА при ее включении. Следует уделить особое внимание на отсутствие пульсации по цепи 12 вольт, так как это может привести к отсутствию захвата в цепи ФАПЧ. Лучше всего здесь применить отдельный интегральный стабилизатор на 12 вольт ( микросхему 7812), зашунтировав ее вход и выход электролитическим конденсатором не менее чем на 3300 микрофарад икерамическим конденсатором на 0.1 мкф. Проверяют напряжение на выходах внутренних стабилизаторов на плате синтезатора + 5 Вольт (питание микросхем), +5 вольт с 78L05 (подпорка для диодов КД409) и + 9 вольт на выходе интегрального стабилизатора 78L09 . Проверяют напряжения питания на всех выводах микросхем.

При помощи осциллографа или частотомера, убеждаемся в работе генератора на 16 МГц, по наличию импульсов соответствующей частоты и амплитуды на его выходе и на ножках №9 микросхемы ATMEGA8 и №6 микросхемы AD9832BRU.

Если цифровая часть работает и микроконтроллер правильно запрограммирован, то на индикаторе при подаче питания, должно высветиться приветствие - « HALLO !!! RD3AY» на время около 2 секунд, после чего высветится установки внесенные в «0» ячейку памяти. При первом включении, это « RX > 14.150,000 »

После этого стоит подобрать резистор № 40 в пределах 5.1 – 20 кОм, на основной плате синтезатора, до получения наилучшей контрастности индикатора ЖКИ.

Проверяют реакцию синтезатора на нажатие кнопок на клавиатуре синтезатора и изменение показания частоты на ЖКИ при вращении ручки валкодера.

Если валкодер не работает, или нет реакции на нажатие кнопок клавиатуру, нужно проверить осцилографом наличие импульсов на ножках №4 и №6 микроконтроллера при вращении ручки валкодера. При нажатии кнопок на клавиатуре на ножке №5, а так же на ножках №11 или №12 - должен проходить импульс.
Постоянное напряжение на эммитерах транзисторов Q8 и Q9 должен быть в приделах 5-6 вольт, если это не так, то следует подобрать резистор №20.
При помощи осциллографа, проверяют наличие прямоугольных импульсов (меандра) на ножке №3 микросхемы 4046 (1561ГГ1) с частотой в приделах 250 -325 кГц. При этом, следует установить диапазон "28 MHz"
Если импульсов там нет, то следует проверить работу ГУН (подобрать резистор № 16 в приделах 1 - 4.7 кОм). Проверить делитель на 256 на U9, выполненного на микросхеме КР193ИЕ6.

Далее при помощи осциллографа, проверяем наличие синусоидального напряжения размахом около трех вольт ( по экрану осциллографа) на ножке № 14 микросхемы 4046 (1561ГГ1) с частотой в приделах 250 - 325 КГц.

Наличие этого сигнала говорит о том, что ATMEGA8 и AD9832BRU работает нормально.
Переключение диапазонов, будет приводить к изменению этой частоты в приделах 250 - 325 КГц.
Если это не так, то в первую очередь следует проверить наличие управляющих импульсов на входе микросхемы DDS на ножках №9, 8 и 7 при перестройке частоты валкодером, или при помощи клавиатуры. Исправность элементов фильтра нижних частот и усилителя выполненного на транзисторе Q5. С особой тщательностью следует проверить правильность распайки микросхемы DDS, на отсутствие «коротышей» в пайке этой микросхемы.

Установив диапазон «28 МГц» и вращая ротор подстроечного конденсатора № 17 добиваются захвата в цепи ФАПЧ, о чем будет свидетельствовать прекращение свечения светодиода "LOCK".
Далее укладываем диапазон перестройки ГУН на этом диапазоне, перестраивая частоту синтезатора при помощи кнопок перестройки частоты, предварительно установив максимальный шаг перестройки, от нижнего до верхнего придела (27600 - 29700 КГц).
Следует обратить внимание на точность изготовления катушки ГУН.
Далее настраиваем ГУН на диапазоны 3.5 МГц, 18 МГц и 21 МГц при помощи подстроечного конденсатора № 16.
Далее настраиваем ГУН на диапазоны 10 МГц и 14 МГц при помощи подстроечного конденсатора № 12.
И в последную очередь, настраиваем ГУН на диапазоны 1.8 МГц, 7 МГц и 24 МГц при помощи подстроечного конденсатора № 11.
Следует обратить внимание, что хоть диоды VD1 - VD3 и отключают подстоечные конденсаторы, они все же влияют друг на друга (через емкость диодов), по этому настройку ГУН нужно повторить несколько раз по методике изложенной выше.

Если у Вас возникнут вопросы, или Вы затрудняетесь в приобритении радиодеталей для сборки этой конструкции. Или Вы хотите купить уже собранный синтезатор, пишите на мой E-mail: "Написать письмо автору"

вернуться на главную страницу