mit Si5351A-Synthesizerboards von QRP-Labs
hier speziell als Versionen für den Transceiver "BITX40v3"
Stand: 10.
November
2016
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Da er auf relative
einfache Weise in der Lage ist, beliebige Frequenzen im Bereich von
einigen Kilohertz bis über 200 MHz zu generieren, erfreut sich der
Baustein Si5351A in Amateurfunkerkreisen steigender Beliebtheit. Auch
von mir wurde er an anderer Stelle [3] bereits erfolgreich benutzt.
Interessant ist sein Einsatz aber auch in Verbindung mit allen Arten
von einfachen Selbtbauempfängern oder -transceivern. Hier
kann er in vielen Fällen freilaufende VFO's ersetzen und den
Gebrauchswert der Anordnung zusammen mit einer Frequenzanzeige dadurch
erheblich steigern.
Im vorliegenden Beispiel wurde eine Synthesizerversion aufgebaut ( Abb.1 ), die in Verbindung mit einem 40m-Band-Transceiver "BITX40v3" [5] betrieben werden soll. Dabei überstreicht sie einen Frequenzbereich von 4700 bis 5100 KHz, was in Verbindung mit dem im Transceiver verwendeten 12 MHz-Quarzfilter zu Betriebsfrequenzen zwischen 7300 und 6900 KHz führt. Durch Änderung der entsprechenden die Bandgrenzen bestimmenden Parameter im Programmcode, sind an dieser Stelle aber selbstverständlich auch andere Frequenzbereiche sowie ZF-Ablagen festlegbar. Zur Verwendung in Verbindung mit einem SDR-Empfänger wurde auch bereits eine Synthesizerversion realisiert, bei der die Ausgangssignale der vierfachen Mischfrequenz entsprachen.
Im vorliegenden Beispiel wurde eine Synthesizerversion aufgebaut ( Abb.1 ), die in Verbindung mit einem 40m-Band-Transceiver "BITX40v3" [5] betrieben werden soll. Dabei überstreicht sie einen Frequenzbereich von 4700 bis 5100 KHz, was in Verbindung mit dem im Transceiver verwendeten 12 MHz-Quarzfilter zu Betriebsfrequenzen zwischen 7300 und 6900 KHz führt. Durch Änderung der entsprechenden die Bandgrenzen bestimmenden Parameter im Programmcode, sind an dieser Stelle aber selbstverständlich auch andere Frequenzbereiche sowie ZF-Ablagen festlegbar. Zur Verwendung in Verbindung mit einem SDR-Empfänger wurde auch bereits eine Synthesizerversion realisiert, bei der die Ausgangssignale der vierfachen Mischfrequenz entsprachen.
Abb.1 Musteraufbau eines VFO's mit Si5351-Synthesizerbaustein, ARDUINO "ProMini" und 0.96" OLED
Abb.3
zeigt die Zusammenschaltung der für die VFO-Anordnung benutzten
Baugruppen. Der dabei verwendete Synthesizerbaustein stammt von
QRP-Labs [1] und wird von dort für wenig Geld als Kit vertrieben.
Dieser ist problemlos bestückbar und lässt sich einfach
beschalten. Auf dem Board
vorhandene
Spannungsregler und Pegelwandler für die I2C-Steuersigale erlauben
dabei das einfache Zusammenschalten mit sowohl unter 3V, als auch unter
5V
betriebener Peripherie. Abb.4
zeigt das zugehörige Schaltbild. Zu beachten ist die hierbei
für den Si5351A verwendete und im Programmcode zu
berücksichtigende Steuerfrequenz von 27 MHz ( Eine ähnliches
Board von ADAFRUIT verwendet an dieser Stelle 25 MHz-Quarze ).
Steuerprozessor ist ein ATMEL328P auf einem ARDUINO ProMini-Board ( Mehr zur Handhabung dieser Boards findet man z.B. auch hier [4] ).
Die Frequenzeinstellungen erfolgen mithilfe eines Drehimpulsgebers ( Increment Encoder ). Über einen separaten Taster sind dabei die jeweilgen Schrittweiten wählbar. Vorerst sind das 100 Hz, 1 KHz und 10 KHz.
Durch Niederdrücken des mit dem Drehimpusgeber kombinierten Schalters lässt sich die jeweils eingestellte Frequenz im EEPROM-Bereich des Prozessors ablegen und steht für weitere Inbetriebnahmen danach als Startfrequenz zur Verfügung.
Abb.2 zeigt das verwendete via I2C-Bus gesteuerte 0.96" OLED-Display. Es zeichnet sich durch gute Ablesbarkeit, einfache Beschaltung und geringen Strombedarf ( ca. 8mA ) aus.
Steuerprozessor ist ein ATMEL328P auf einem ARDUINO ProMini-Board ( Mehr zur Handhabung dieser Boards findet man z.B. auch hier [4] ).
Die Frequenzeinstellungen erfolgen mithilfe eines Drehimpulsgebers ( Increment Encoder ). Über einen separaten Taster sind dabei die jeweilgen Schrittweiten wählbar. Vorerst sind das 100 Hz, 1 KHz und 10 KHz.
Durch Niederdrücken des mit dem Drehimpusgeber kombinierten Schalters lässt sich die jeweils eingestellte Frequenz im EEPROM-Bereich des Prozessors ablegen und steht für weitere Inbetriebnahmen danach als Startfrequenz zur Verfügung.
Abb.2 zeigt das verwendete via I2C-Bus gesteuerte 0.96" OLED-Display. Es zeichnet sich durch gute Ablesbarkeit, einfache Beschaltung und geringen Strombedarf ( ca. 8mA ) aus.
Abb.2 0.96" OLED zur Anzeige der aktuellen Arbeitsfrequenz und der gewählten Abstimmschrittweite ( 100 Hz, 1 KHz, 10 KHz )
Abb.3 Zusammenschaltung der Baugruppen gem. Abb.1
Abb.4 Schaltbild des Si5351A-Synthesizerbausteins von QRP Labs
alternative VFO-Version
mit ARDUINO "UNO", LCD-Shield von ElecFreaks und QRP-Labs Si5351-Board
Funktionsmäßig
nahezu identisch mit der oben beschrieben Version ist die folgende
Variante. Abweichend hierzu werden allerdings ein Board ARDUINO "UNO" (
oder ähnlich ) und ein aufsteckbares LCD-Shield von Fa. ElecFreaks
[2] verwendet (Abb.5). Die Vorteile dieser Anordnung liegen in der
Tatsache ihrer einfachen Umsetzbarkeit, bei der lediglich die
Verbindungen zum Si5351A-Synthesizerboard gem. Abb.6 zusätzlich
herzustellen sind. Der zum Bauteilebestand des Shields gehörende
Drehimpulsgeber erlaubt dabei wiederum die Frequenzabstimmung und durch
sein Niederdrücken auch Speicherung der aktuellen Frequenz im
EEPROM-Bereich. Zur Anwahl der Abstimmschritte wird bei dieser Version
der vorhandene Joystick verwendet.
Abb.5 Si5351A-Synthesizerversion mit UNO-Board und LCD Shield von ElecFreaks ( erlaubt Frequenzanzeige, Frequenzeinstellung
über Drehgeber ( Rotary Encoder ) und Anwahl der Frequenzschritte ( möglich: 100Hz, 1KHz, 10KHz ) über JoyStick. )
Abb.6 Zusammenschaltung der Baustufen für alternative VFO-Version mit ARDUINO "UNO", LCD Shield von ElecFreaks und Si5351A-Board
Tipps
Die
Frequenzgenauigkeit des vom Si5351A erzeugten Ausgangssignals wird im
Wesentlichen durch den verwendeten 27 MHz-Quarz bestimmt.
Selbstverständlich besitzt dieser auch nur eine endliche
Genauigkeit, so dass technologiebedingt an dieser Stelle auch immer mit
kleinen Abweichungen zu rechnen ist. Wer präzise Frequenzmessungen
durchführen kann, der sollte deshalb auch die Möglichkeit
einer Frequenzkorrektur durch Änderung eines Eintrags im Quellcode
nutzen. Für die benutzte 27 MHz-Quarzfrequenz ist dafür unter
"void SetFrequency" der Eintrag: "#define F_XTAL 27005701" zu finden.
Ich verstehe zwar nicht, aufgrund welcher Fakten die
Original-Software an dieser Stelle einen Wert verwendet, der immerhin
etwa 5.7 KHz oberhalb der Sollfrequenz des verwendeten Quarzes liegt,
aber durch Änderung dieses Eintrags lassen sich eventuelle
Frequenzungenauigkeiten auf jeden Fall noch beseitigen.
Zur Berechnung der sich für eine bestimmte Oszillatorfrequenz ergebenden Betriebsfrequenz ist es erforderlich, die verwendete BFO-Frequenz genau zu kennen. Wie freundlicherweise von Bill Meara, N2NQR mitgeteilt, liegt diese beim "BITX40v3" bei 11998.8 KHz. Zur Berechnung der auf den Displays angezeigten Frequenzen benutze ich somit diesen Wert und subtrahiere von ihm die jeweils erzeugte Oszillatorfrequenz.
Zur Berechnung der sich für eine bestimmte Oszillatorfrequenz ergebenden Betriebsfrequenz ist es erforderlich, die verwendete BFO-Frequenz genau zu kennen. Wie freundlicherweise von Bill Meara, N2NQR mitgeteilt, liegt diese beim "BITX40v3" bei 11998.8 KHz. Zur Berechnung der auf den Displays angezeigten Frequenzen benutze ich somit diesen Wert und subtrahiere von ihm die jeweils erzeugte Oszillatorfrequenz.
Software
Die
Sketches für die OLED- und die LCD-Version können verpackt in
ein ZIP-File hier
heruntergeladen werden.
Linkliste
[1] http://qrp-labs.com/synth
[2] http://www.elecfreaks.com/store/lcd-key-shield-p-688.html
[3] http://www.kh-gps.de/am_tx.htm
[4] http://www.kh-gps.de/speakdist.htm
[5] http://www.hfsigs.com/
[2] http://www.elecfreaks.com/store/lcd-key-shield-p-688.html
[3] http://www.kh-gps.de/am_tx.htm
[4] http://www.kh-gps.de/speakdist.htm
[5] http://www.hfsigs.com/
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