Einfacher universeller HF-Generator mit Si570 und BASCOM-AVR-Steuerprogramm
Stand: 10.September 2010



Seit ihrem Erscheinen erfreuen sich die Oszillatorbausteine "Si570" ( bzw. "Si571" mit FM-Modulationseingang ) von Fa. SILICON LABS grosser Beliebtheit.  In einem weiten Frequenzbereich von etwa 10MHz bis 160 MHz ( bestimmte Chipversionen auch bis über 800 MHz ) erlauben sie die Erzeugung stabiler Ausgangsfrequenzen hoher spektraler Reinheit und können damit in vielen Fällen die ansonsten häufig benutzten, teilweise aber sehr aufwendigen Aufbereitungsanordnungen ersetzen.
Während der Baustein "Si570" selbst z.B. im Shop des Verlages FUNKAMATEUR problemlos erhältlich ist, begab ich mich auf die Internetsuche nach einer Bezugsquelle für geeignete Trägerplatinen. Fündig wurde ich auf den Seiten von David, WB6DHW. Für US$ 9 ( Kitpreis incl. Porto für Auslandsversand ) bietet er einen Bausatz an, der neben der eigentlichen Platine
( Abb.1 ) auch noch alle zusätzlich benötigten periphären Bauteile einschliesst. Dazu gehören neben den SMD-Widerständen und -Kondensatoren auch ein 3.3V-Spannungsregler, sowie ein als Pegelwandler für die I2C-Steuerung arbeitender integrierter Schaltkreis "GTL2002". Damit kann der Oszillatorbaustein an 5V betrieben werden und arbeitet an seinen Steueranschlüssen mit Pegelwerten, die eine direkte Zusammenschaltung mit Prozessoren ermöglichen, die ebenfalls 5V als Versorgungsspannung benutzen.


Abb.1  WB6DHW-Board mit Si570 und Peripherie
( Bild zur Darstellung in Originalgröße anklicken )

Die Verbindung des Oszillatorbausteins mit dem Steuerteil erfolgt über die vier in Abb.1 und Abb.3 sichtbaren Anschlüsse der Leiste "H2". Zur Versorgung des auf der Platine befindlichen 3.3V-Spannungsreglers "U1" ist zusätzlich entweder eine Drahtverbindung gem. der Abbildungen herzustellen oder der Widerstand "R1" ( siehe Schaltbild Abb.2 ) zu überbrücken und eine Brücke zwischen Leiste "H2" Pin 1 und "H1" Pin1 zu schalten.
Der Oszillator hat zwei getrennt nutzbare Signalausgänge ( Z= 50 Ohm; Pegel ca. +11 Dbm  ). Auf der Platine ist hierfür die Bestückung von Print-Buchsen des Typs "SMA" vorgesehen,  aber es können stattdessen natürlich auch dünne Coaxkabel direkt angelötet werden. Bei Verwendung von Bausteinen des Typs "Si571" ist über die Leiste "H4" auch Frequenzmodulation möglich. 


Abb.2 Originalschaltbild des WB6DHW-Boards

Als Steuerbaustein dient ein ATMEGA8. Die Basisversion des in BASCOM-AVR geschriebenen Steuerprogrammes nutzt seine Flash-Speicherkapazität nur zu etwa 40%, so dass an dieser Stelle noch viel restlicher Speicherplatz für mögliche Erweiterungen bleibt. Während in der Grundversion erst einmal nur einzelne Frequenzen im Bereich von etwa 10 bis 160 MHz erzeugt werden sollen, so soll in Zukunft auch noch eine Erweiterung auf Mehrkanalbetrieb erfolgen und eine VFO-Version mit Steuerung durch einen Inkrementgeber realisiert werden.


Abb.3  Beispiel für die komplette Testanordnung mit Si570-Generator und ATMEGA8-Steuerboard
( Bild zur Darstellung in Originalgröße anklicken )

Das im Originalzustand von Sid, W7QJQ stammende BASCOM-AVR-Programm wurde von mir auf den Betrieb mit ATMEGA8-Prozessoren angepasst und ist hier herunterladbar. Zur Ausgabe einer bestimmten vom Anwender gewünschten Frequenz ist die Programmvariable "Dblfout" entsprechend anzupassen. So ergibt ein Wert von "144.305" z.B. eine Ausgangsfrequenz von 144.305 Mhz.
Mit dem von W7QJQ in der Original-Programmversion benutzten Si570-Taktfrequenzwert ( im Programm ist er in der Variablen: "Dblfxtal" zu finden ) ergaben sich bei mir allerdings nicht tolerierbare Frequenzabweichungen der erzeugten Ausgangsfrequenz von mehreren Kilohertz. Gemäss Datenblatt liegt der Sollwert der Baustein-Referenzfrequenz bei 114.285 [Mhz], aber selbstverständlich kommt es zu Fertigungsstreuungen, so dass für jedes benutze Chip-Exemplar zuerst einmal der optimale, in "Dblfxtal" zu schreibende Wert ermittelt werden sollte. Vielleicht  gibt es eine elegantere Methode, aber bei der von mir aufgebauten Baugruppe habe ich hier solange mit verschiedenen Werten experimentiert, bis die erzeugte und von einem Zähler gemessenen Istfrequenz mit der gewünschten Sollfrequenz übereinstimmte ( wobei ich beispielsweise zu einem Wert von 114.3345 gelangte ).    


Abb.4 Steuerschaltung mit ATMEGA8-Prozessor

NEU im September 2010
Hier noch eine erweitere Version mit Frequenzabstimmung über Drehgeber ( Encoder ), Frequenzanzeige über Standard-LCD-Display ( z.B. 1x16 Zeichen ) und Möglichkeit zur Eingabe eines Frequenzoffsets ( bei Verwendung als Empfängeroszillator ):   http://www.kh-gps.de/si570_enc_lcd.zip 
Sie kann leicht als Vorlage zur Anpassung an eigene Oszillatorprojekte im Bereich von ca. 10-160 MHz benutzt werden. Abhängig von der Si570-Variante lassen sich aber ggf. auch noch wesentlich höhrere Frequenzen erzeugen. Auch das im Muster benutze Kanalraster von 12.5KHz kann natürlich entsprechend eigener Erfordernisse geändert werden.
Zu beachten ist, dass die $SIM-Anweisung des Beispielprogramms für den operativen Einsatz noch ausgeklammert werden muss.

 
Abb.5  erweiterte Version

ZUR UNTEREN ECKFREQUENZ
Bei  meinen ersten praktischen Versuchen hatte ich völlig übersehen, dass im Datenblatt zum Baustein "Si570" eine mögliche untere Betriebsfrequenz von 10 MHz genannt wurde, den  Oszillator dann aber auch erfolgreich im 8MHz-Bereich betrieben. Nun sieht es so aus, als ließe sich auch dieser Wert in der Praxis noch deutlich unterschreiten. So wird z.B. bei dem in [3] beschriebenen Si570-VFO eine untere Eckfrequenz von 3.5MHz genannt.

Siehe zum Thema "Si570" und seine praktischen Anwendungen auch hier:
[1] http://bascom-forum.de/index.php?topic=3019.0
[2] http://www.qrpforum.de/index.php?page=Thread&threadID=3435
[3] http://sdr-kits.net/PAOKLT/PAOKLT.html
[4] http://sdr-kits.net/PAOKLT/PA0KLT_Manual.pdf
[5] http://www.mydarc.de/dl3etw/ATMega88%20mit%20SI570%20LCD%20und%20Drehimpulsgeber/ATMega88%20mit%20Si570.html

NEU
Und ein ( pinkompatibler ) Nachfolger zur Si570/Si571-Serie mit verbesserten Daten wird auch schon angekündigt:

https://www.silabs.com/products/clocksoscillators/xo/Pages/default.aspx

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