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一年前，我开始了这个简单的，基于单片机的信号发生器的DIY项目约60_khz采样率可。然而，结束了很无聊因为我需要测试信号，在我的项目中，更高的带宽和已经有类似的基于单片机对信号发生器项目在互联网上。一个想法导致另一个，现在我有双通道，90_ms／s，30_mhz，16位白手起家的任意波形发生器（AWG）。这并不是构建一个类似的完整的分步教程，但是我会尽力解释足够的细节，以便对系统有一个良好的概述。此外，硬件设计和源代码将被释放，如果有人想建立一个甚至进一步发展！<br>
<br><br>用户界面（UI）是由ATMEL公司ATmega单片机主要管理。信号生成本身是在FPGA中完成的，它控制LCD屏幕，以及其他一些杂项任务。数字信号从FPGA高性能DAC通过2x 16位并行总线，和模拟信号通过低通滤波器，对高速运算放大器和输出BNC连接器。需要低通滤波器消除不需要的别名频率。<br><table class="t_table"><tbody><tr><td>模拟带宽 <font color="white">__</font></td><td>30 MHz</td></tr><tr><td>采样率</td><td>90 MS/s </td></tr><tr><td>通道</td><td>2 (+one internal modulation gen. / ch.)</td></tr><tr><td>电压范围</td><td>±8 V (±4 V to 50 Ω load)</td></tr><tr><td>波形</td><td>正弦波、方波、三角、锯、噪声、任意<font color="white">__</font></td></tr><tr><td>调制</td><td>FM, AM, PM, Frequency sweep</td></tr><tr><td>其它</td><td>2.8寸TFT触摸屏，<br><br>3旋转编码器，<br><br>10 MHz参考时钟输入（BNC），<br><br>2.5 ppm内部时钟参考，<br><br>usb远程控制和软件更新</td></tr></tbody></table><table class="t_table"><tbody><tr><td>Analog bandwidth<font color="white">__</font></td><td>30 MHz</td></tr><tr><td>Sample rate</td><td>90 MS/s </td></tr><tr><td>Channels</td><td>2 (+one internal modulation gen. / ch.)</td></tr><tr><td>Voltage swing</td><td>±8 V (±4 V to 50 Ω load)</td></tr><tr><td>Waveforms</td><td>Sine, Square, Triangle, Saw, Noise, Arbitrary<font color="white">__</font></td></tr><tr><td>Modulation</td><td>FM, AM, PM, Frequency sweep</td></tr><tr><td>Others</td><td>2.8" TFT touch screen, <br>3 rotary encoders, <br>10 MHz clock reference input (BNC), <br>2.5 PPM internal clock reference, <br>USB remote control & SW update</td></tr></tbody></table><br>
<br><br>第一个原型是利用晶格XO2突破板建（~ 25美元）和自制的atmega328p开发板。DA转换器有两位R2R梯形DAC实现。没有显示或控制旋钮连接，但所有的命令是通过虚拟串口给定（FTDI ft232rl）到单片机，控制FPGA通过SPI总线。<br>
<br><br><br>下一步，添加了液晶屏，控制旋钮和一个前端的低通滤波器和放大器（ti_ths3001）测试板的原型。DAC元件（ad9747）是不是在这个原型测试，因为只是为了突破板，会是相当昂贵的DAC芯片由于价格（~ 30美元）。使用安捷伦先进设计系统模拟了DAC和模拟前端，而不是物理中断板，模拟结果与真实世界的性能测试非常吻合。<br><br>
<br>电路图下载<br><br>
design.rar
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<br><br>你可能会注意到，这是FPGA没有单独的JTAG头，但有一个闪光的ATmega单片机ISP头。在闪烁的chip45boot2引导到单片机ISP头不需要了。格XO2突破板有USB接口芯片FTDI FT2232H编程USB-JTAG桥配置。同样的芯片使用在本设计中，但更多的是，它还有一个功能，所以，USB-UART转换，单片机和FPGA可以通过单一的USB连接器。的USB-UART转换还允许调试和远程控制功能，单片机。<br><br><br>前面板发光二极管和旋钮的示意图在开始时可能看起来有点奇怪，但其想法是尽可能少使用微控制器引脚。所有的信号线都连接到MCU的ADC引脚，在输入模式（读取旋钮的值）或输出模式（将电流馈送到LED）之间非常快速地切换这些引脚。根据电压值，MCU推导出开关的位置。更常见的方法是把一个额外的微控制器放在前面板电路板的旋钮和LED，通信将通过I2C总线，但再次，这个解决方案被选中，使设计尽可能简单（尝试一些新的）。作为一个事后的想法，它工作得很好的调谐的ADC阈值值后，但在我的下一个特设项目我使用一个单独的单片机控制。<br><br><br>为XO2 FPGA拥有一个很好的操作功能，内置时钟，我使用一个温度补偿晶体为核心的精确的时钟信号发生器提供参考。然而，如果这不够准确或不同设备的时钟需要同步的，还有一个外部10 MHz的时钟参考输入BNC连接器，和FPGA的内部时钟MUX选择时钟，是从UI菜单。<br><br><br>为了使设计尽可能简单，没有可变增益放大器，甚至单独的DAC，以抵消调平。这种妥协在AWG的分辨率，因为可能的最小电压步16_v_ / _2 ^ 16_ = _0.24_mv任何电压或偏移量。<br><br>
<br><br>设计安装为50 x 100 mm的两层印刷电路板，这是从设计工作室有序。只有一个错误，用一根铜线很容易纠正，所以我决定不重新修订。此外，5 V线性稳压器，旁边的电源连接器取代了开关电源模块，它提供了更好的效率。前端运放仍有线性调节器以获得最佳的噪声性能。DAC的电源轨经过良好的滤波和LDO稳压器调节，因此开关噪声不会传递给信号输出。 <br><br>
<br><br>项目框（巴哈尔bda-40004-w200）奉命从阿里巴巴全球速卖通，和修改所有的旋钮、连接器、LED和显示。布局是在三维建模软件设计，以确保一切都很好，布局看起来合乎逻辑。有些人可能喜欢单独的按钮，但我是一个狂热的旋转编码器，所以有三人！一个控制选定的菜单项，另一个选择值的数字和第三个旋钮控制选定菜单项/数字的值。 <br>
<br><br><br>所有必要的部件都装进那个工程箱子里。主电源采用熔断器和开关和230伏IEC电源连接器2x15 V环形变压器实现。交流电压去与熔断器的PCB、MOVs（过电压保护）、整流器和旁路电容器。+ 21伏直流电压传递到主要PCB。2倍10-12伏输出变压器将是理想的，但我碰巧有这15 VAC模型了，所以它必须足够好，但输出电压有点高。<br><br><br>警告-如果您不知道如何布线电源设备，请不要尝试电源的建设。<br><br><br>嗯，这个项目的描述很宽泛。第2部分将包括PCB设计文件、源代码、关于程序的描述和性能测量。<br><br><a target="_blank">http://operationalsmoke.blogspot ... nerator-part-1.html</a><br> |
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发表于 2017-11-1 18:43:12
，说实话，把别人的文章搞得乱七八糟往网站一转，拿钱走人，留下污染网站的垃圾贴，让大家晕头转向，浪费时间，一点益处都没有，贴出原帖地址吧。http://operationalsmoke.blogspot.com/2016/08/30-mhz-diy-signal-generator-part-1.html