DIRECT DIGITAL SYNTHESIZERS (DDS)
SYNTHETISEURS DIGITAUX A SYNTHESE DIRECTE
F6EHJ (3ème partie)
9. DE LA THEORIE A LA
PRATIQUE :
Afin de mettre en
pratique ce qui a été dit au début de cet article, nous allons décrire la
réalisation d’une platine pouvant être utilisée soit comme un générateur BF/HF
(10 Hz à 30 MHz), soit comme oscillateur local d’un récepteur amateur ou à
couverture générale, soit enfin comme émetteur CW QRP (5mW) utilisable seul ou
attaquant un amplificateur de puissance.
Les caractéristiques sont les suivantes :
- Fréquence : 1 kHz à 30
MHz
- Pas : 10 Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz, 100 kHz
- Puissance de sortie : +5 dBm
- Fréquences présélectionnées : 1.8, 3.5, 7, 10, 14, 18, 21, 24, 28.5, 36 MHz
et 500 kHz (autres selon programme)
- Alimentation : bloc secteur 12V 300 mA
- Affichage : LCD rétro éclairé - 2 lignes16 caractères : Fréquence, Pas,
Indicatif
- Stabilité : : Horloge à quartz @ 80MHz
- Oscillateur : DDS AD9850
- Pilotage : PIC 16F84-04 @ 4MHz
- Dimensions : 55X125X155 (HxLxP)
9.1. Le schéma :
Il prend en compte le schéma initial auquel vient s’ajouter l’ensemble des
modifications qui ont été décrites tout au long de l’article.
Les schémas et typons de circuits imprimés de la réalisation sont accessibles à
la page schémas
On remarque
les points suivants :
- Circuit de
sortie :
Un filtre passe-bas à
trois cellules coupant à 40 MHz et suivi d’un amplificateur de sortie MAV11
alimenté sous12V, amène le signal à +5 dBm environ.
L’adjonction d’un atténuateur externe permettra d’obtenir le niveau nécessaire
pour les mesures envisagées.
9.2. LES
CIRCUITS IMPRIMES :
Il sont au nombre
de quatre :
-la platine principale supportant l’essentiel des composants
- la platine de commande supportant les deux boutons poussoirs
- la petite platine
codeur
- la platine de l’afficheur
9.2.1. La platine
principale :
La platine sera avantageusement
en époxy double face, bien que ce ne soit pas une contrainte absolue. Quelques
straps évitant la réalisation d’un "vrai " circuit double face
sont à câbler, ils seront réalisés en fil isolé pour éviter les courts-circuits
avec la face supérieure du circuit imprimé.
Pour ceux que le double face ne rebute pas, ils s’éviteront la réalisation des
straps en question.
Une fois développé, le circuit doit être véritablement propre et ne présenter
aucune piste coupée ou en court-circuit : une vérification à l’ohmètre en
cas de doute ne sera pas superflue.
Voir éventuellement "réalisation des circuits imprimés"
9.2.2. La platine de commande :
Elle supporte les deux boutons poussoirs et est reliée à la platine principale
par un câble plat à 10 conducteur et deux connecteur H10. L’extrémité de la
nappe coté platine de commande sera soudée (fils 8, 9 et 10 pour les deux
poussoirs).
La petite platine codeur est solidaire de la platine poussoir, il suffira de
scier le circuit pour les séparer.
Réalisée en époxy simple face, elle sont prévue pour se fixer directement sur
la face avant du boîtier et sur le codeur.
Le codeur est directement
fixé sur la face avant par son écrou de serrage. Le raccordement à la platine
principale s’effectue par la même nappe que précédemment ; les fils 1, 4
et 5 sont à relier au trois bornes de la platine du codeur.
9.2.3. La platine de
l’afficheur :
L’afficheur LCD
requiert 16 fils de commande et d’alimentation. La platine LCD permet la
liaison entre la platine principale et l’afficheur. Elle sont reliées entre
elles par un câble plat à 16 conducteurs et deux connecteurs H16.
Elle est réalisée en époxy simple face. Deux straps sont à câbler. On veillera
particulièrement au sens du connecteur HE16 ainsi que le connecteur SIL 16 pin
qui sera directement soudé sur l’afficheur. Ce connecteur utilise une barrette
sécable droite au pas de 2.54 mm qui permet de placer la platine derrière et
parallèle à l’afficheur.
9.3.
CABLAGE :
On commencera
impérativement par câbler les straps puis les deux supports de CI ainsi que les
deux connecteurs 10 et 16 broches.
Ensuite la partie alimentation (les 2 selfs, les 5 condensateur et les 2
régulateurs) sera mise en place, puis les 9 résistances et le potentiomètre
RV1.
Le quartz 4 MHz et les deux condensateurs de 20 pF seront ensuite placés, puis
ce sera au tour des 3 selfs de sortie et des 4 condensateurs associés.
Pour ceux qui disposent d’une embase Subclic pour CI, celle-ci sera montée,
ceux qui préfèrent utiliser une BNC la fixeront sur la face arrière du boîtier.
Avant d’aller plus loin, on vérifiera que les tensions +12 et +5V sont bien
présentes lorsque le circuit est alimenté sous 15 à 18V DC.
Si ce n’est pas le cas, inutile d’aller plus loin…Une tension légèrement
inférieure à 12 V n’est pas critique, seule la puissance de sortie sera
inférieure.
Franchie cette étape, il reste à placer l’AD9850. Ce n’est pas le plus facile
mais ce n’est toutefois pas sorcier… !
Se munir d’une loupe ou mieux d’une paire de lunette grossissante X2 ou X3 que
l’on trouve maintenant à peu près partout pour une somme modique.
L’investissement en vaut la peine car le travail est grandement simplifié
(mains libres) et des plus agréables. Eviter les optiques qui nécessitent de
travailler très près du circuit car la position
est inconfortable et la fatigue se ressent rapidement.
La procédure à suivre est la suivante :
1. Le circuit AD9850 se place côté cuivre du CI.
Le circuit imprimé se
doit d'être impeccable…
2. Repérer le sens du boîtier :
Le point du boîtier doit se trouver vers le haut (le haut étant le connecteur
du codeur et des poussoirs).
3. Présenter ensuite le 9850 pour bien évaluer sa position future : celle-ci
doit épouser toutes les pins du circuit imprimé et le calage latéral doit
laisser apparaître une longueur de pistes à peu près égale de part et d’autre
du boîtier.
On recommencera l’opération plusieurs fois afin de se familiariser avec la
taille du composant et la façon de le déplacer sur le CI.
4. Cette apprentissage effectué, on déposera une faible quantité de soudure sur
les pistes 26, 27 et 28 (près de la traversée).
5. Positionner le boîtier tel que lors de l’essai. Si la soudure déposée fait
obstacle au bon positionnement, en enlever avec la tresse à dessouder.
6. Tout en immobilisant le boîtier (avec un petit tournevis par exemple),
souder les pins 26, 28 et 28 en chauffant ces 3 pins, rajouter un peu de
soudure si nécessaire. Ces pins sont en l’air et ne sont pas fonctionnelles
dans notre application.
Le boîtier doit alors être immobilisé et correctement positionné, à savoir que
toutes les pins tombent en face des pistes. Si ce n’est pas le cas,
recommencer.
7. Déposer de la soudure sur l’ensemble des pistes (et des pins) 1 à 14, c’est
à dire le côté droit du boîtier sans se soucier des courts-circuits…
Cette opération doit être rapide (5 secondes) car la température ne doit pas
détruire le circuit mais il y a de la marge.
Pas de panique….!!!
Si ce n’est pas réussi du premier coup, il vaut mieux s’y reprendre à plusieurs
reprises en laissant le circuit se refroidir entre chaque opération.
8. A l’aide de la tresse à dessouder, enlever rapidement l’excédent de soudure,
il ne doit alors subsister que ce qui est nécessaire pour la tenue du composant
sur le circuit.
9. Renouveler les opérations 7 et 8 pour la partie gauche du CI.
10. Examiner minutieusement l’état des soudures et surtout l ‘éventuelle
présence de " paquet " inter pins. Si nécessaire, reprendre
la tresse et absorber les excédents.
11. FIN…. !
Travail
terminé…
9.4. Vérification :
A ce stade, il est nécessaire de contrôler le travail qui vient d’être fait.
Pour ce faire, à l’aide de l’ohmètre muni d’une pointe de touche compatible
avec la taille des pins du 9850 (un simple fil de 5/10 enroulé sur la pointe
est suffisant), on contrôlera minutieusement à l’aide du schéma les 28 pins et
leur connexion attendue (masse, +5D, +5A….).
Si tout est correct, on passe à la mise sous tension…. !
Insérer le PIC programmé ou compiler le fichier MPLAB en vue de sa programmation, le 74HC595, l’oscillateur à quartz 80 MHz
et le connecteur de l’afficheur.
Alimenter la platine avec le bloc secteur. La consommation à ce stade est de
l’ordre de 160 mA.
L’afficheur affiche sur la première ligne : 10000 kHz, sur la ligne
inférieure : HAM Gene F6EHJ.
Le signal à 10 MHz est facilement audible dans un récepteur placé à
proximité ; cette étape franchie, montre le bon fonctionnement de
l’essentiel du générateur.
Si le résultat est négatif, c’est qu’il manque une connexion ou que deux ou
plusieurs pistes sont en court-circuit ou que certaines soudures sur l’AD9850
manquantes ou imparfaites…Ne pas hésiter à tout re-chauffer si nécessaire.
En cas de difficulté, contacter l’auteur par E-mail de préférence à F6EHJ@wanadoo.fr
9.5. Suite et fin du câblage :
Souder alors l’amplificateur MAV11 côté cuivre également.. Le composant
présente un point sur le boîtier : c’est la pin de sortie qu’il faut
placer vers la droite. Cette patte et son opposée auront été préalablement
coupées à 4 mm du boîtier avant soudure.
Relier ensuite par soudure la nappe issue du connecteur 10 pins au codeur (3
fils) et aux poussoirs (5 fils) et remettre sous tension. La consommation monte
alors à 250 mA; ne pas s’inquiéter de l’appel de courant lors de la mise sous
tension : celui-ci peut monter à 300/400mA pendant l’initialisation du
DDS.
L’action sur l’un des deux poussoirs permet de changer de fréquence en se
calant en début de chaque bande amateur. Arrivé à 28 500 kHz, une pression
supplémentaire renvoie à 1.8MHz.
Le pas par défaut est de 10 Hz, le second poussoir permet le changement de pas
vers 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz et 100 kHz. Une pression supplémentaire renvoie à 10
Hz.
Le signal amplifié doit être reçu plus fort que lors de l’étape précédente de
par la présence de l’amplificateur.
On se gardera cependant d’appliquer directement à l’entrée du récepteur (sauf
mesure particulière), le niveau de sortie étant de +5 dBm environ.
Un atténuateur externe sera nécessaire si des mesures de sensibilité
doivent être réaliser pour obtenir les niveaux adéquat.
9.6. Mise en coffret :
Elle finira la réalisation et sera choisie au goût de chacun. Préférer un
coffret métallique au tout plastique pour minimiser les rayonnements du
générateur.
Il ne sera pas nécessaire de labeller les poussoirs en face avant : le
repérage s’effectuant à l’usage sans danger de fausse manœuvre, l’afficheur LCD
fournissant l’essentiel des informations requises à l’utilisation du
générateur.
10. CONCLUSION
Si les DDS présentent un incontestable intérêt pour le monde amateur, il ne
sont pas a priori très facile d’accès : leur taille qui d’emblée
décourage, leur commande qui requiert un microcontrôleur et le logiciel
associé. Malgré tout, leur mise en œuvre est possible, je viens de le prouver.
Je ne peux que souhaiter que vous en fassiez autant… !
Vos commentaires et remarques sont les bienvenues à F6EHJ@wanadoo.fr. ou sur le forum de la revue.
11. COMPOSANTS NECESSAIRES à
LA REALISATION :
Bien qu’il soit peu
nombreux (voir liste), il ne sont pas tous faciles à
trouver, particulièrement le codeur, l’AD9850 et peut-être l’oscillateur à 80
MHz. Contacter l’auteur en cas de difficulté.
Aucun circuit ou kit de cette réalisation n'étant
disponible, inutile de questionner l'auteur à ce sujet.
A vos fers… !