UR5FFR

Конструкция является дальнейшим развитием синтезатора на Si5351 из китайских модулей. Архитектура синтезатора осталась практически без изменений:

Процессор - Arduino Nano 328
Дисплей - 2.8" SPI TFT ILI9341
Синтез - Si570 и/или Si5351
Часы и EEPROM - TinyRTC
Периферия - PCF8574

На печатной плате предусмотрены установочные места как для Si5351, так и для Si570. Причем устанавливать их можно в любых комбинациях. В случае если установлены оба чипа то первый гетеродин формируется на выходе Si570, а второй и третий (по необходимости) на выходах Si5351. В случае если установлен один только Si570 то формируется единственный сигнал первого гетеродина.

Управление синтезатором переработано - количество кнопок сокращено с 12 до 7. Основные функции управления назначены на 6 кнопок: BandUp/Down, Attenuator/Preamp, VFO A/B, RIT, Lock. 7-я кнопка Fn является модификатором - при ее нажатии выполняются вторичные функции связанные с кнопками управления.

Внешний вид конструкции:





Синтезатор собран на двух печатных платах с односторонним монтажем (вторая сторона "залита" землей) выполненых ЛУТом в домашних условиях. Платы собраны "этажеркой" и соединены между собой 9ти контактным шлейфом. На передней панели установлены кнопки управления и переменный резистор расстройки RIT.
Общие размеры конструкции - 140мм*50мм*45мм

Из изменений в программном обеспечении отмечу

Добавлено автоматическое сохранение состояния в энергонезависимую память
Упрощена процедура калибровки Si5351
Поддерживается CAT по протоколу Kenwood

Поддерживаются различные архитектуры трансиверов:

1. Супергетородины с одной или двумя ПЧ
2. Преобразование "вверх" с непрерывным перекрытием 2-30MHz
3. Прямое преобразование с гетеродином работающим на удвоенной или учетверенной частоте
4. Прямое преобразование с квадратурным гетеродином

Для любителей что-то доработать есть еще примерно 1к свободного места для кода.

Проект полностью открытый и опенсоурсный. Лицензия GPL.

Исходные коды и вся документация (схемы, печатки, описание) доступно на гитхабе:
https://github.com/andrey-belokon/Syntez_Si5351_Si570

Схемы процессорной и интерфейсной плат





Страницы проектов на сайте EasyEDA:

Si570/Si5351 CPU board
Si570/Si5351 interface board

В атаче архив с готовым рисунком печаток для ЛУТа в формате pdf. Несмотря на то, что печатки двухсторонняя, их можно выполнить и в одностороннем виде использовав некоторое кол-во перемычек в основном для соединения "земли" и две перемычки для сигнальных цепей на плате процессора.

Используемые детали и компоненты

Обратите внимание что часть деталей используется в SMD корпусах. Так все емкости по 0,1u имеют типоразмер 1206.

Процессорный модуль - Arduino Nano 328 V3.0. На самом модуле установлены 4 светодиода которые неотключаемы и мигают при работе с компортом или просто светятся. Смысла в них нет никакого - только лишнее потребление тока и наводки по цепям питания. Рекомендую демонтировать их с помощью фена.

Применены I2C расширители PCF8574AT в SMD исполнении. При использовании микросхем без буквы A в маркировке необходимо будет в программе изменить адреса, т.к. они у них отличаются.

Для преобразования уровней I2C шины и SPI к 3.3 вольтам используются готовые модули преобразования уровней.

При использовании литиевой батареи CR2032 в модуле TinyRTC его необходимо доработать.

Модуль TinyRTC можно не устанавливать. При этом не будут работать часы и не будет сохранятся состояние синтезатора в EEPROM

Si5351 монтируется на переходной панельке, т.к. сделать ЛУТом под нее дорожки достаточно проблематично.

Кварц - любой на 25-27MHz, но обязательно в корпусе "лодочка". С кварцами в других корпусах могут быть проблемы с запуском генератора.

Si570/Si5351 могут быть распаяны как обе, так и любая из них в отдельности.

Ток потребления при установленных Si570 и Si5351 составляет порядка 230 mA. При этом стабилизатор 7805 на плате процессора достаточно сильно греется - при входном напряжении 12v на нем рассеивается мощность 1.6Вт. Имеет смысл не только прикрутить его к плате (фланец у него соединен с землей), но и снабдить небольшим радиатором.

Синтезатор изначально проектировался для использования с оптическим энкодером, выдающим 400 имп/оборот. При использовании энкодеров с другим кол-вом импульсов необходимо изменить константу ENCODER_PULSE_PER_TURN в модуле config.h

Управление синтезатором

Клавиатура
Все кнопки на клавиатуре имеют две функции. Основная – вызывается просто нажатием кнопки. Вторичная – вызывается при нажатии кнопки с одновременным нажатием кнопки Fn.



BandUp, BandDown - переключение по диапазонам в режиме любительских диапазонов. Увеличить/уменьшить частоту настройки на 1МГц в режиме непрерывного перекрытия.
Lock - блокировка валкодера и команд клавиатуры, которые могут привести к изменению частоты настройки. При этом вспомогательные функции остаются доступными (например включение аттеюатора)
VFO A/B - на каждом диапазоне доступны два гетеродина с независимой частотой настройки. Кнопка позволяет переключаться между ними
Att/Pre - По кругу включает аттенюатор, УВЧ, или отключает оба
VFO A=B - устанавливает частоту второго гетеродина равной частоте текущего. При этом переключение гетеродинов не происходит
RIT - включает режим расстройки при приеме. Расстройка задается переменным резистором в пределах -1..+1kHz.
Zero - выставляет частоту "по нулям". Частота округляется до ближайшего целого числа kHz
USB/LSB - переключение принимаемой боковой полосы
Split - включает split-режим, в котором при переходе в режим передачи происходит переключение на другой гетеродин.
QRP - включает режим работы пониженной мощностью и формирует сигнал на выходе синтезатора “QRP”
Ham/GC - кнопка переключает режим непрерывного перекрытия 1-30MHz и работу на преднастроенных (любительских) диапазонах
Fn - Для вызова меню необходимо дважды нажать кнопку Fn в течении 1 сек.

Валкодер
Синтезатор изначально проектировался для использования с оптическим энкодером, выдающим 360-400 имп/оборот. При использовании энкодеров с другим кол-вом импульсов необходимы config.h прописать правильное значение в константе ENCODER_PULSE_PER_TURN.
В обычном режиме перестройка составляет 3kHz на оборот. В ускоренном режиме в 4 раза выше - 12kHz на оборот. Переключение между обычным и ускоренным режимом перестройки осуществляется автоматически в зависимости от скорости вращения валкодера.
При вращении валкодера с нажатой кнопкой Fn частота настройки будет изменяться с 10ти кратным ускорением - 30 kHz на оборот.

Разъемы на плате синтезатора

P12 – Управление
In TX – включение режима передачи. Активный уровень – низкий.
Вход защищен от дребезга контактов кнопки. В режиме TX блокируются любые действия с клавиатурой и валкодером. На выходе TX формируется активный управляющий сигнал.
Out TX – выход сигнала переключения тракта в режим передачи. Активный уровень – высокий
In Tune – вход включение режима настройки. Активный уровень – низкий.
Вход защищен от дребезга контактов кнопки. В режиме TUNE формируются управляющие сигналы TX, QRP и Tone. В результате формируется SSB сигнал передатчика частотой 1kHz (в заданной боковой полосе) пониженной мощности. Режим предназначен для безопасной настройки согласования с антенной.
Out QRP – выход сигнала включения режима пониженной мощности. Активный уровень – высокий

P17 – Tune tone
на этом выводе генерируется сигнал частотой 1kHz в режиме Tune. Необходимо подключить этот вывод через аттенюатор к микрофонному усилителю трансивера

P18 – S-Meter
Вход сигнала S- метра. Входное сопротивление высокое, что позволяет подключать вход непосредственно к конденсатору детектора АРУ. Калибровка S-метра производится в соответствующем пункте меню. В зависимости от калибровки автоматически выбирается режим прямой либо инверсной шкалы.

P11 – Encoder
Разъем подключения энкодера. Цвета соответствуют оптическому энкодеру на 360-400 импульсов на оборот.

P2 – COM
Сигналы COM-порта RxD и TxD. Позволяют подключить Bluetooth модуль для беспроводного управления по CAT-протоколу.

P3, P14, P15 – I2C
Наличие на плате процессора слотов расширения I2C позволяет устанавливать конечные устройства управления трактом трансивера непосредственно в его блоках и минимизировать количество межблочных соединений.
Так, например, на плате процессора установлен расширитель U8 PCF8574 для формирования сигналов управления ДПФ и аттенюатором/УВЧ. В зависимости от конструкции эту микросхему можно не устанавливать на плате процессора, а установить непосредственно во входном блоке ДПФ. Управление для нее берется с одного из разъемов расширения I2C. При этом в два раза сокращается количество проводов управления.

P13 – Ext
Свободные пины A0-A3. В перспективе будут задействованы для контроля мощности и SWR в режиме передачи.

P8 – Att/Band
Выходы управления ДПФ, аттенюатором и УВЧ. На выводах 1-4 формируется двоичный код диапазона. 6й вывод – включение аттенюатора. 7й вывод – включение УВЧ. Логика формирования сигналов описана в функции UpdateBandCtrl в модуле Syntez.ino.

P9 – Power
Питание синтезатора 8-14 вольт

P5, P6, P7, P15 – CLK0-CLK3
Выходы гетеродина

Новая версия прошивки 2.0 доступна на гитхабе.
Что нового:

- совместимость прошивки в проектом "Синтезатор из готовых модулей" viewtopic.php?f=22&t=162
- change frequency display to 7-segment led-style digits. Show 10x Hz. (ILI9341 only)
- add ST7735 1.8" TFT
- add LCD 1602
- add support for 12-buttons 3x4 keypad
- конфиг разделен на два модуля. все настройки "железа" вынесены в config_hw.h
- автосохранение будет работать при использовании 24C32 вместо TinyRTC
- обновлена документация. добавлены схемы подключения различных периферийных модулей
- в меню добавлена возможность коррекции частоты ПЧ в пределах +/-30kHz от заданной

Основная реализованная идея - универсальная прошивка которая может работать на различном "железе" без изменений. Требуется только раскоментарить нужные константы в модуле конфига.

Немного изменился внешний вид: