【DDSの基本原理】
最終更新日 2006/10/28
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今回はシンプルな１チャンネルDDSを製作しました。
図７に今回製作したDDSの回路図を、図８にMax IIの内部ブロック図とD/Aコンバータ回路図を、さらに図９にタイミングチャートを示します。(各図をクリックすれば拡大表示します。)
今回の目的はDDSとして正しく動作するか否か確認する目的であったので、実はPICマイコンからは周波数レジスタへのデータロードを行っていません。(図中のSEL, SDI, SCLKは未使用です。)単にリセット信号(RES)とDIPスイッチからのデータをロードするストローブ(LDDLT)を制御しているだけなので、PICマイコンの変わりにPush SWとプルアップ抵抗で構成するスイッチ回路２回路でも代用することができます。
従って、図10に示すように最低限度必要な回路としては、±12Vの電源の+12V側から+5Vを得る３端子レギュレータと、付録基板上に実装した+5Vから3.3Vを得る３端子レギュレータ、Max II基板、AD1866N、出力用AD621ANということになります。
【今回製作したDDSの構成】
将来的には図７に示すように２チャンネル同期型DDSまで拡張していく予定で外付けプリント基板を製作しています。 D/AコンバータはAnalog Devices社製のAD1866(２チャンネル・シリアル16bitD/Aコンバータ)を用いています。AD1866は5V単電源で動作するおり、+2.5を中心として±1V(1.5V〜3.5V)を出力することができるD/Aコンバータです。AD1866には基準電圧2.5Vを出力するピンも具備しているので、計装用アンプAD621を使って差動増幅を行い、±10ボルトのsin波が出力される設計になっています。実験用のDIPスイッチによる周波数設定が行えるパラレルモードとPICマイコンからSPI経由での周波数設定と位相シフトが行えるシリアルモードが実現できる構成にしていますが、前述したように今回ご紹介するのはパラレルモードもにです。その他、写真１のプリント基板上には外部パソコンとのシリアル通信インターフェース(RS232C)も用意しています。
図８に示すように、クロックは付録基板上の水晶発振器は使わずにMAX IIに内蔵されているフラッシュメモリのブロックから出力される信号を使っています。 8192ビットのフラッシュメモリを通常のROMに似た512アドレス入力16ビットデータ出力のパラレルインターフェースのROMとして使っています。このフラッシュメモリは実際にはシリアルのフラッシュメモリを使っているらしく、リードに6μ秒弱を要しています。正弦波の対象性を活用すれば1/4波分しか記録の必要はありませんが、設計をシンプルにするために正弦波１波分のデータを記録しています。図９にタイミングチャートを例示します。DDSの動作原理を確認するための実験だけなら周波数設定レジスタは使わないで省略し、入力バッファからスルーさせた方がストローブを作る必要がないのでシンプルで良いと思います。図７、図８のAD1866に接続されている4.7μFのコンデンサはタンタルを使います。電源は±１２Vの電源を使い、そこから外付け基板上でアナログ用とディジタル用の５Vを３端子レギュレータで作っています。また、付録基板上に実装したTA48033Sで3.3Vを作っています。
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