در پروژه فانکشن ژنراتور سعی بر آن است با استفاده از میکروکنترلرهای سری AVR و زبان برنامه نویسی C، یک فانکشن ژنراتور دیجیتال با امکانات یک فانکشن ژنراتور آزمایشگاهی طراحی ، اجرا و به عنوان پروژه‌ی پایان ترم ارائه شود.
مشخصات این طرح به شرح زیر ست :
|
پارامتر‌های الکتریکی |
||||
| عنوان | رنج | Resolution | ||
| رنج فرکانسی | 1 HZ ~ 1 MHZ | 1 Hz | ||
| رنج دامنه | 0 ~ 10 V | 1 mV | ||
| رنج Offset DC | 0 ~± 10 V | 1 mV | ||
| شکل موج های قابل تهیه | Sin , Squar , ThreeAnglular | |||
| Symmetry | 0 ~ %100 | 1 % | ||
فانکشن ژنراتور
فانکشن ژنراتور یک سیستم الکترونیکی جهت تولید شکل موج‌های مختلف با قابلیت کنترل فرکانس، دامنه، مقدار DC و… می‌باشد. در بسیاری از فانکشن ژنراتور های مدرن امکانات دیگری چون کنترل تقارن Sweep Synchronization تولید شکل موج دلخواه (قابلیت Customize ) اتصال به کامپیوتر و… نیز اضافه شده است.
انواع فانکشن ژنراتورها
در یک نگاه کلی میتوان فانکشن ژنراتورها را به دو نوع انالوگ و دیجیتال تقسیم کرد.
-
فانکشن ژنراتور انالوگ
در این نوع، برای تولید موج از قطعات و مدارات خطی چون مدار RC , LC و … استفاده می‌کنند. به همین علت معمولا حجم فیزیکی بالایی دارند. علاوه بر ان در این نوع فانکشن ژنراتور، کنترل به صورت پیوسته و با قطعاتی چون پتانسیو متر،سلکتور و … انجام می‌‌گیرد. دقت این روش پایین است (حداکثر یک رقم اعشار ) و در رنج فرکانسی پایین با مشکل مواجه‌اند. همچنین جهت بهبود پایداری و دقت، تدابیر ویژه ای لازم است. تعداد شکل موج های قابل تهیه در این روش محدود و معمولا THD بالایی دارند.
2 . فانکشن ژنراتور دیجیتال
در فانکشن ژنراتور دیجیتال، یک اسیلاتور با فرکانس ثابت و پایداری بسیار بالا ( مثل اسیلاتور کریستالی )، فرکانس مرجعی را تولید می‌کند و مدارات دیجیتال و شکل موج دلخواه با فرکانس مورد نظر را از این فرکانس به دست می‌آورند. با توجه به ویژگی‌های مدار منطقی، یک فانکشن ژنراتور دیجیتال نسبت به همنوع آنالوگ خود، حجم کمتری دارد. کنترل مولفه های آن به صورت عددی بوده و از این رو بسیار دقیق است. به علت استفاده از اسیلاتور رکیستالی، دقت و پایداری آن فوق العاده بالاست. ایجاد تغییرات (نرم‌افزاری ) در آن بسیار ساده است. با تدابیر خاصی میتوان هر شکل موج دلخواهی را ایجاد کرد. خاصیت عددی آن، اتصال به کامپوتر را ممکن ساخته است. کل مدار آن، به طور یکپارچه و بر روی یک IC قابل اجرا بوده و از این نظر نسبت به نوع انالوگ مقرون به صرفه تر است. بزرگترین مشکل فانکشن ژنراتور دیجیتال، فرکانس کاری پایین آن است که حداکثر به 25% فرکانس مرجع محدود می‌شود.
مقایسه ی مشخصات فوق، فانکشن ژنراتور دیجیتال را در بسیاری از موارد، نسبت به نوع انالوگ ارجح‌تر می‌کند. البته باید در نظر داشت که قابلیت‌های منحصر به فرد فانکشن ژنراتور آنالوگ برای آن کاربرد‌های خاصی ایجاد کرده است. مثلا امکان کار در فرکانس‌های بسیار بالا و کاملا خطی بودن خروجی، مواردی است که در نوع دیجیتال به سختی و یا با صرف هزینه‌ی بسار بالا قابل دستیابی است.
روش‌های تولید شکل موج به روش دیجیتال، عموماً از دو روش برای تولیدشکل موج، به صورت دیجیتال، استفاده می‌شود.
پروژه فانکشن ژنراتور دیجیتال DDS با AVR
مشخصات کاری فانکشن ژنراتور
آنچه به عنوان مشخصات کاری یک دستگاه مطرح می‌شود، در واقع شامل رنج کاری و محدودیت‌‌های آن دستگاه از نظر شرایط الکتریکی ( ورودی و خروجی ) و شرایط فیزیکی می‌باشد.
رنج فرکانسی
فانکشن ژنراتور دیجیتال بر خلاف نوع آنالوگ، از لحاظ فرکانس‌های پایین عملا مشکلی نداشته و می‌تواند حتی چند صدم هرتز را نیز در خروجی ایجاد کند. اما از نظر رنج بالایی فرکانس بسیار محدودتر از نوع آنالوگ هستند. چرا که معمولا از روش تقسیم فرکانسی استفاده می‌کنند واینکه، با تکنولوژی ساخت یکسان، حداثر فرکانس قطعات دیجیتال بسیار کمتر از نوع آنالوگ می‌باشد و آنچه فرکانس خروجی را محدود می‌کند همین عامل است.
در هر حال در این پروژه سعی بر آن است رنج 1Hz تا 1KHz در خروجی تامین شود.
رنج دامنه
کنترل دامنه در فانکش ژنراتور دیجیتال به روشی مشابه نوع آنالوگ انجام می‌پذیرد منتهی بادقت بیشتر تنها عامل محدود کننده‌ی دامنه، حداکثر ولتاژ تغذیه توان قطعات خروجی و … می‌باشد که این موارد در تمام مدارات الکترونیکی عوامل گریز ناپذیرند. دامنه‌ی این طرح 10v می‌باشد.
امپدانس ورودی و خروجی
فانکش ژنراتور دستگاهی نیست که بتوان برای ورودی یا خروجی آن امپدانس خاصی در نظر گرفت چرا که معمولاًدر آن مساله‌ی تطبیق امپدانس مطرح نمی‌باشد و معمولاً این گونه درنظر می‌گیرند که هر چه zi بیشتر باشد (ایده آل بی‌نهایت) و هر چه zo کمتر باشد (ایده آل صفر) بهتر است.
سایر مشخصات الکتریکی مثل ولتاژ تغذیه، تولرانس الکتریکی، حداکثر توان دریافتی از منبع تغذیه و … در این پروژه چندان مطرح نیست.
مشخصات فیزیکی
وزن، حجم، شکل و … از جمله مشخصات فیزیکی یک دستگاه الکتریکی‌اند که دست کم در این پروژه اهمیت چندانی ندارد.
شرایط محیطی
دما، رطوبت، نور، گرد و خاک و … شرایط محیطی مطرح برای یک مدار الکترونیکی است. یک فانکشن ژنراتور معمولاً برای کار در شرایط آزمایشگاه (یا اتاق) طراحی می‌شود.
فهرست مطالب
- تعریف پروژه
- فصل 0 : فانکشن ژنراتور
- انواع فانکشن ژنراتور
- فانکشن ژنراتور انالوگ
- فانکشن ژنراتور دیجیتال
- کاربرد فانکشن ژنراتور
- مشخصات کاری فانکشن ژنراتور
- مشخصات الکتریکی
- مشخصات فیزیکی
- شرایط محیطی
- میانگفتار1 : فانکشن ژنراتور دیجیتال
- فصل 1 : تولید شکل موج به روش دیجیتال
- روش های تولید شکل موج به روش دیجیتال
- اصول کلی DDS
- میانگفتار
- مشخصات یک شکل موج
- کنترل فرکانس
- معادلات فرکانس خروجی
- کنترل t
- کنترل N
- مشکلات کنترل فرکانس
- چکیده فصل
- فصل 3 : کنترل دامنه
- روش های کنترل دامنه
- فصل 4 :کنترل Offset
- روش های کنترل Offset
- میانگفتار 3 : کنترل فاز
- فصل 5 : کنترل Symmetry
- معادلات Symmetry
- فصل 6 : سخت افزار پروژه
- مدار پایه
- نکات مهم
- مدار کنترل دامنه ی خروجی
- مدار کنترل Offset
- مدار کلی
- PCB
- مدار keypad
- فصل 7 : نرم افزار پروژه
- معادله ی کامل ولتاژ خروجی
- متغیر های برنامه
- کنترل فرکانس
- بررسی پارامتر V و N ومتغیر های V1 و V2وN1 و N2
- زیر برنامه ی Frequency
- Accumulator
- زیر برنامه ی Accumulator
- Symmetry
- زیر برنامه ی کنترل Symmetry
- Amplitude
- زیر برنامه ی کنترل Amplitude
- Offset
- زیر برنامه ی کنترل Offset
- ایجاد شکل موج ها
- زیر برنامه ی ایجاد شکل موج ها
- زیر برنامه ی تعیین شکل موج
- اصلاح Look Up Table
- زیر برنامه ی اصلاح Look Up Table
- زیر برنامه های مر بوط به ورودی
- زیر برنامه های مربوط به خروجی
- زیربرنامه های اصلی
منبع: میکرودیزاینرالکترونیک
