Pembentukan Gelombang Tinggi Presisi dengan PCB Kustom Berbasis DAC
Pembentukan Gelombang Tinggi Presisi dengan PCB Kustom Berbasis DAC
Dalam panduan ini kita melalui desain firmware dan hardware yang menghasilkan gelombang arbitrary cepat dan akurat menggunakan mikrokontroler C8051F360 dan DAC Analog Devices TxDAC.
Ringkasan Proyek
Papan berpusat pada C8051F360 MCU dan DAC TxDAC. Dua IC berkomunikasi melalui bus paralel, memungkinkan kami untuk mendorong laju pembaruan DAC ke batas jam inti MCU 100 MHz.
Posting sebelumnya telah merinci skematik, seleksi komponen, dan tata letak PCB. Artikel ini fokus pada kerangka firmware yang memindahkan data dari memori ke DAC, memastikan antarmuka yang stabil dan presisi tinggi.
Tujuan Desain
- Timing Tinggi Presisi – AWG harus menghasilkan sinyal yang cocok dengan gelombang matematika dengan jitter minimal.
- Efisiensi Prosesor – Firmware harus berjalan secara bersamaan dengan tugas lain, menjaga MCU tetap responsif.
- Kecepatan Maksimum – Target setidaknya 10 MHz sampling, menghasilkan sinyal yang dapat digunakan dalam band 1–2 MHz.
Strategi Sampling
Papan menggunakan osilator MEMS dengan stabilitas ±50 ppm. Firmware menghasilkan jam referensi 500 kHz untuk DAC melalui Programmable Counter Array (PCA).
Konfigurasi dilakukan dengan utilitas Silicon Labs Config2, karena C8051F360 tidak didukung oleh alat bawaan Simplicity Studio.
Pengaturan PCA utama:
/* PCA enabled; time base set to system clock (10 MHz) */ PCA0MD = 0x01; // Enable PCA PCA0CPM0 = 0x40; // Timer mode, edge‑triggered PCA0CPH0 = 0x00; // High byte of compare value PCA0CPL0 = 0x01; // Low byte of compare value (500 kHz)
Pengukuran dengan scope Tektronix MDO3104 mengonfirmasi jam 500 kHz dengan siklus kerja 50 %. Deviasi standar frekuensi adalah 13,54 Hz (0,0027 %) dan siklus kerja adalah 2,117 × 10⁻³ (0,0042 %). Analisis histogram menunjukkan jitter yang boleh diabaikan.
Menyinkronkan Pembaruan Data
Untuk menyelaraskan pembaruan DAC dengan jam, tepi jatuh dari gelombang persegi 500 kHz memicu /INT0. DAC membuka data pada tepi naik, jadi memperbarui pada tepi jatuh menjamin data stabil.
Interupsi eksternal 0 dikonfigurasi pada pin P0.7, sensitif tepi jatuh, dan prioritas tertinggi.
Rutin Layanan Interupsi
Semua transfer data terjadi di dalam ISR /INT0. Rutin minimal menjaga processor bebas untuk tugas lain:
SI_INTERRUPT(INT0_ISR, INT0_IRQn) { DAC_WORD--; }
Di sini, DAC_WORD adalah alias #define untuk port P2. Instruksi tunggal dekremen menghasilkan rampa linear yang melingkar dari 0 hingga 255, menghasilkan gelombang gergaji. Pemutar terbalik output DAC membalikkan voltase, jadi rampa analog tampak meningkat.
Verifikasi
Menjalankan firmware menghasilkan gelombang rampa bersih. Lacak scope menunjukkan rampa 1 kHz stabil dengan amplitudo puncak-ke-puncak 5 V, mengonfirmasi timing dan penanganan data yang benar.
Uji lebih lanjut dengan laju sampling yang lebih tinggi (hingga 10 MHz) menunjukkan kemampuan papan untuk menghasilkan gelombang multi-MHz sambil menjaga MCU sibuk dengan tugas lain.
Untuk penjelasan yang lebih dalam tentang skematik, seleksi komponen, dan tata letak PCB, lihat posting pendamping dalam seri ini.
Siap membangun AWG presisi tinggi Anda sendiri? Unduh sumber, mulai koding, dan biarkan firmware mendorong tingkat keberlanjutan sinyal berikutnya.
