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Die Bedienung des Frequenzzählers und DDS Signalgenerators erfolgt über die Bedientaster Ta1-Ta6. Die Taster liegen an den Pins 22 (RB1) bis 27 (RB6). RB1-RB6 sind als Eingänge geschaltet und werden durch interne Pull- Up Widerstände auf High gehalten. Wird ein Taster gedrückt, wird der entsprechende Eingang auf Masse gezogen. Für den VCO Betrieb des DDS Generators (VCO = Voltage Controlled Oscillator ) wird an Pin2 (RA0) des PIC die Spannung am Schleifer des Potentiometers P1 mit 10 Bit Auflösung gemessen und gemäß Menüeinstellungen als Frequenz am DDS Generator ausgegeben. Da als Referenzspannung die Versorgungsspannung des PIC an Pin20 genutzt wird, ist diese über R8/C8/C9 von der übrigen +5V Versorgungsspannung entkoppelt. Zusätzlich wird zur Glättung der Mittelwert aus 16 Einzelmessungen gebildet, bevor die Messung intern weiterverarbeitet wird. Über die Steckverbindung SV1 wird die DDS Signalgeneratorplatine angeschlossen. Neben der +/-5V Versorgungsspannung beinhaltet die Verbindung die Chip Select Signale des DDS Chips (IC9) und des DAC (Digital Analog Converter, IC12), sowie deren serielle Ansteuerung, die 3-Bit Adresse für die 8-stufige Pegelabsenkung des DDS Ausgangssignals und das Umschaltsignal für die unterschiedlichen Signalwege bei Sinus bzw. Rechteck Betrieb. Zusätzlich wird das DDS Signal mit TTL Pegel zur Frequenzmessung übertragen (siehe auch Abschnitt "DDS Signalgenerator"). Als Display können in der Regel die meisten LCD Displays mit 2x16 Zeichen und 8 Bit Ansteuerung verwendet werden, ggf. muss das Platinenlayout angepasst werden. In dem ausgeführten Gerät wurde das LCD Displays LCD 162C LED von Reichelt verwendet. Die LCD Displays benötigen eine Spannung Vo zur Kontrasteinstellung von ca. 0,3 Volt, die über R12 eingestellt wird (für die Inbetriebnahme auf 0,0 Volt einstellen und dann verändern bis der Kontrast optimal ist). Für die LED Beleuchtung wird ein Vorwiderstand R13 benötigt, der je nach LCD Typ und gewünschter Helligkeit zwischen ca. 33 Ohm und 1 kOhm betragen kann. Die an das Display zu sendenden 8 Bit Daten werden seriell vom PIC über Pin 17 und 18 (17 = clock, 18 = data) an das Schieberegister 74HC164 (IC3) übertragen und dort parallel ausgegeben. Mit der negativen Flanke an Pin 15 des PIC (Display: Pin Enable) werden die parallelen Daten DB0-DB7 in das Display geladen. Über Pin 16 des PIC (Display: Pin RS) wird festgelegt ob die Daten einer Adresse oder einem Zeichen entsprechen.

Stromversorgung

Die Schaltung benötigt eine symmetrische Versorgungsspannung von +/-5V. In der Vorgängerversion wurde die negative Spannung mittels Ladungspumpe aus der positiven Versorgungsspannung generiert. Dieses führte zu starken Störungen auf der positiven Versorgungsspannung mit negativen Auswirkungen auf die gesamte Schaltung, daher wurde das Konzept geändert. In der gezeigten Schaltung wird aus der Eingangsspannung von 12-18V eine Spannung von 10V erzeugt und diese dann in 2x5V aufgeteilt, wobei die Mittenspannung auf Masse gelegt wird. IC1B arbeitet in Verbindung mit T1 als Spannungsregler mit ZD2 als Referenzspannungsquelle. Die benötigten 10V werden mittels R3 eingestellt. ZD1 begrenzt die maximale Ausgangsspannung auf ca.11,3V und dient als "Notbremse" für den Fall einer zu hohen Eingangsspannung. Wer mit höheren Eingangsspannungen als 18V arbeiten möchte sollte R1 vergrößern. IC1A regelt in Verbindung mit T2 und T3 die gesplitteten 10V, sodass bezogen auf Masse die benötigten +/-5V entstehen. T1-T3 sollten isoliert auf einem kleinen Kühlblech montiert werden. Der Stromverbrauch der Schaltung liegt bei ca. 140 mA (ohne Last). Natürlich können auch andere Methoden zur Stromversorgung verwendet werden, soweit diese eine stabile +/-5V Versorgung mit geringer Restwelligkeit sicherstellen. DDS Signalgenerator Das "Herz" des DDS Signalgenerators besteht aus dem DDS Chip AD9833 (IC9) und dem 25MHz Taktgenerator Q2. Der AD9833 kann Frequenzen von ca. 0,1 Hz bis 12,5 MHz erzeugen und diese als  Sinus-, Dreieck- oder Rechteck-Signal an Pin10 ausgeben. Die Signalformen Sinus und Dreieck werden in einem internen DAC (Digital Analog Converter) erzeugt und haben einen Pegel von ca. 0,6Vpp, wobei der mittlere Pegel bei ca. +0,3V liegt. Das Rechtecksignal schwingt zwischen 0V und der Versorgungsspannung, d.h. +5V. Die Daten für die zu erzeugende Frequenz und die Signalform werden seriell über Pin6 (SDAT) und Pin7 (SCLK) an den AD9833 übertragen. Hierfür wird Pin8 (SYNC) auf low gelegt. Die Frequenzinformation wird als 28-Bit Wort an das Frequenzregister übertragen und berechnet sich zu: FreqReg = Fout x 268.435.456 / Fmclk FreqReg = 28-Bit Wort an Frequenzregister Fout = Frequenz, die an Pin10 ausgegeben wird 268.435.456 = 2 hoch 28 = Konstante Fmclk = Frequenz des Taktgenerators, z.B. 25MHz Soll z.B. eine Frequenz von 1.000 Hz erzeugt werden, berechnet sich FreqReg zu: FreqReg = 1.000Hz x 268.435.456 / 25.000.000Hz = 10.737 (dezimal, gerundet) Damit ist die Frequenz nicht exakt 1.000,00Hz, sondern: Fout = 10.737 x 25.000.000Hz / 268.435.456 = 999,96Hz Die niedrigste erzeugbare Frequenz ist:  1 x 25.000.000Hz / 268.435.456 = 0,09313Hz Detaillierte Informationen finden sich in dem Datenblatt des AD9833. Je nach gewählter Signalform (Sinus/Dreieck oder Rechteck) wird das Ausgangssignal des AD9833 in unterschiedlichen Signalwegen weiterverarbeitet. Zum Umschalten der Signalwege wird ein 3-fach 2-Wege Analogschalter 74HC4053 (IC10) verwendet. Die Umschaltung erfolgt über einen Low Pegel an den Pins 9-11 für Rechteck, bzw. einen High Pegel an Pin 9- 11für Sinus/Dreieck. Das Ausgangssignal des AD9833 liegt an Pin 15 von IC11 und wird bei Rechtecksignalen an Pin1 ausgegeben und über einen einstellbaren Spannungsteiler (R43-R45) auf ca. 0,5V reduziert. Das reduzierte Signal wird von Pin13 auf Pin14 durchgeschaltet und gelangt an den Eingang der nachfolgenden Verstärkerstufe (IC14). Bei Sinus oder Dreiecksignalen wird das Signal von Pin15 an Pin2 ausgegeben. Von dort durchläuft das Signal einen elliptischen Filter 9ter Ordnung, bestehend aus L2-L5, C42-C50 und R46. Der Filter dient der Glättung des stufenförmigen (digitalen) Sinus- bzw. Dreieck-Signals. Zusätzlich wird das Signal bei 10MHz um ca. 3dB angehoben, um frequenzbedingte Verluste insbesondere in IC11 zu kompensieren.  Die folgenden Bilder zeigen die Wellenformen vor dem Filter (oben) und am Analogausgang (unten) für Sinussignale von 5 und 10 MHz und den Frequenzgang für den Analogausgang bei Sinussignalen: In der angegebenen Dimensionierung sind die Sinussignale bis ca. 10MHz nutzbar (bis ca. 2MHz bei Dreiecksignalen).  Der Ausgang des Filters geht auf Pin12 von IC10, wird auf Pin14 durchgeschaltet und gelangt an den Eingang der nachfolgenden Verstärkerstufe (IC14). Die Verstärkerstufe mit dem AD8055 dient einerseits zur Verstärkung des Signalpegels von ca. 500mVpp um das 5,5-fache auf ca. 3Vpp und andererseits zur Offsetkorrektur des Rechtecksignals (ca. +250mV) und des Sinus-/Dreieck-Signals (ca. +300mV). Hierfür wird eine programmierbare Offset- Korrekturspannung an R53 angelegt, die je nach Signalform unterschiedlich sein kann. Die Korrekturspannung wird in Kanal B des dualen DAC (Digital Analog Converter) MCP4812 (IC12) erzeugt und an VoutB (Pin6) ausgegeben. Die Spannung kann zwischen 0,0 und 2,0V mit einer Auflösung von 10 Bit, d.h. ca. 2mV, eingestellt werden. Da eine Auflösung von 2mV zu grob für die Offset Korrektur ist, wird die Spannung in dem Spannungsteiler R50-R52 auf 1/4 reduziert, d.h. die Auflösung beträgt am Ausgang des Spannungsteilers ca. 0,5mV. Die Korrekturspannung geht auf einen weiteren OpAmp (IC13), der als Impedanzwandler mit der Verstärkung von 1 arbeitet. Die Einstellung der Offset Korrekturspannungen für Sinus/Dreieck bzw. Rechteck erfolgt über den Menüpunkt 5.5 Offset. Die Ansteuerung des DAC erfolgt seriell über Pin3 (SCK=clock) und Pin4 (SDI=data). Für die Datenübertragung wird Pin2 (CS=Chip Select) auf Masse gelegt.
Frequenzzähler / DDS Signalgenerator