Zde se nachází informace o mojí maturitní práci - funkčního generátoru - Ve stavu odevzdání (čti: rozestavěném), ale hlavně kompletní popis celého produktu jak se vyvíjel dál.
Práce při odevzdání sestávala z následujících částí:
Text maturitní práce: Práce sice nepopisuje kompletní produkt, ale je zde podrobně vysvětlena topologie, výpočty hodnot součástek a návrh na úrovni schémat. Chybí zde ucelený pohled na uživatelské rozhraní a návrh fyzického provedení (desek). Dále Schéma, které je silně neaktuální (neobsahuje pozdější úpravy a opravy) a Program, který je opravdu silně neaktuální (neumí skoro nic, později byl úplně překopán).
Mnohem důležitější jsou aktuální verze schématu, programu a KiCad projektu.
Generátor má výstupní impedanci 50 ohmů a generuje pouze sinusový (po plánovaném fw rozšíření i pilový a pravoúhlý) průběh s amplitudou a frekvencí říditelnou rotačním enkodérem nebo numerickou klávesnicí. Rozsah výstupní amplitudy je "něco přes" 9V s krokem 0.05V, přičemž je možné spínat útlumové články 3, 6 a 3x 20dB zařazené do série. Frekvenční rozsah také není přesně definovaný, dolní mez je zhruba 1Hz, horní je vyšší než 1MHz, někde okolo 2MHz ale přestává správně fungovat zesilovač (zajímavé je, že překročení mezní frekvence se projeví neřízeným zvýšením napětí a ne jeho úpadkem).
-numerická klávesnice, tlačítka volby útlumu a rotační enkodér.
-osmičíslicový sedmisegmentový modul displeje z číny založený na budiči MAX7219. Data se přes SPI nahrají pouze jednou, není potřeba refresh.
Přístroj je vybaven zmíněnými rotačním enkodérem a klávesnicí, dále obsahuje klávesnici a dva displeje pro zobrazení nastavených amplitudy, napětí a amplitudového rozsahu. Tlačítky je možné přepínat mezi laděním napětí a frekvence, posouvat kurzor na displeji je možné klávesami numerické klávesnice.
-DDS čip (AD9833) s oscilátorem, jeho 3,3 V regulátorem a cívkami filtru
Srdcem projektu je integrovaný generátor signálu AD9833, desetinohý to obvod přímé digitální syntézy (DDS). Ten umí generovat signál od nuly do 12MHz (teoreticky podle Shannon-Kotělnikovova teorému, když vzorkovací frekvence je 24MHz) o konstantní (nevelké) amplitudě. Z něj signál prochází horní a dolní propustí do operačního zesilovače s digitálně spínanými váhovými odpory. Ze zesilovače pak skrz přemostitelné útlumové články do BNC konektoru.
-řídící deska s mikrokontrolérem(ATMega328p) a 5 V regulátorem pro digitální část (7805)
Uživatelské rozhraní i řízení komponent zajišťuje notorický osmibitový mikrořadič architektury AVR ATMega328p - v amatérsko-poloprofesionální kultuře známý hlavně pro své využití v Arduinu. Programován je v C s využitím standardních knihoven výrobce, program je nahráván přes pro AVR typický šestipinový ICSP konektor.
Celé zařízení sestává ze samostatných desek zdroje, generátoru, mikrokontroléru a jednotlivých prvků uživatelského rozhraní. Původním cílem maturitního projektu bylo zapouzdření výrobku, desky jsou však zatím (snad) dočasně přišroubované k prkýnku (odtud vzniklo anglické označení "breadboard" pro protopole).
-deska s generátorem, filtrem, zesilovačem a útlumovými články
Hlavní deska s analogovými obvody je navržena v KiCadu a leptána fotocestou. Spodní strana desky je souvislá zem. Deska generátoru obsahuje DDS čip, filtr, zesilovač, útlumové články a napěťové stabilizátory pro analogovou část.
-zesilovač s OZ (AD8092, za trimrem) a 2:1 multiplexery spínajícími váhové odpory.
-relé spínaný attenuátor s pí-články
Zbytek desek je konstruován na bodovém protopoli (s využitím SMD odporů a kondenzátorů zespodu desek), jen řídící desku jsem si rozvrhl v KiCadu na 2.54mm mřížce. S řídící deskou jsou propojeny všechny periferie uživatelského rozhraní, to jest rotační enkodér, numerická klávesnice, ovládací tlačítka a displeje.
-Nestabilizovaný zdroj s odejmutým krytem primární části
Zdroj je lineární, nestabilizovaný, poháněn symetrickým trafem, které nemá dost síly na to, aby při zkratu na sekundární straně přerušilo pojistky, ani aby při vyšší nastavené svítivosti displejů spolehlivě seply relé spínacích článků. (Zatím je displej vždy nastaven na nejnižší svítivost, možná se problém pokusím vyřešit ve firmwaru - dočasným pohasnutím displejů při spínání relé. To by mohlo pomoct, protože k udržení kotvy relé stačí nižší napětí, než k jejímu sepnutí). Výstup je chráněn transily, které jsou zařazené za sekundárními pojistkami.
-kladný a záporný 5 V stabilizátor(7805 a 7905), převodník logických úrovní z +5/0V na +2,5/-2,5V pro ovládání posuvného registru a přepínačů zesilovače.
-filtr, část zesilovače, atenuátoru a stabilizátorů
-deska řídícího mikrokontroléru z jiného pohledu
-deska řídícího mikrokontroléru zespoda
-rotační enkodér z myši s knoflíkem z kytary
-zdroj se zakrytovanou primární částí
-spodek desky zdroje
-konektor napájení s vypínačem s krytem a bez krytu