El DDSBee es un pequeño dispositivo diseñado para ser de utilidad para makers, estudiantes y profesionales en el desarrollo e implementación de circuitos electrónicos que necesiten disponer de algún tipo de oscilador.

DDSBee proporciona actualmente tres tipos diferentes de oscilación, hasta 12.5MHz.

  • Senoidal.
  • Triangular.
  • Cuadrada.

El oscilador DDS microcontrolado

El uso y programación de este módulo se realiza simplemente con una conexión série y usando un juego de mas de 30 comandos programados a modo de CLI. El uso de estos comando permite establecer tanto las formas de onda de salida como la frecuéncia (con ajuste de 1Hz.) o bién los modos de funcionamiento como modulador (OOK, FSK y PSK).

Compatibilidad de formato

El módulo DDSBee está diseñado partiendo del factor de forma de los módulos XBee ™, fabricados por Digi. Este formato proporciona un estándard de facto que diversos fabricantes han adoptado.

Además del factor de forma, el módulo persigue la compatibilidad entre terminales, entendiendo que responden a conceptos tecnológicos diferentes. Entre los terminales que guardan esta relativa compatibilidad encontramos:

  • Alimentación (1 y 10).
  • TXD/RXD (2 y 3).
  • DTR (9).
  • Reset (5)
  • GPIO’s y ADC.

Esta compatibilidad permite la conexión directa a circuitos diseñados para alojar dispositivos con este formato, como USB XBee Xplorer o Arduino XBee Shield, por mencionar alguno.

Descripción física

El módulo tiene un formato externo del tipo XBee, el cual lo hace apto para utilizarlo con interfaces de conexión de este tipo.

Descrito brevemente, el DDSBee es un oscilador DDS microcontrolado. Por lo tanto tiene dos parte claramente definidas, cada uno de estos tiene su circuitería asociada ubicada en una de las caras del módulo.

  • El microcontrolador (AVR Atmega328)
  • El oscilador DDS (AD9833)

En el módulo existen dos niveles de comunicación diferentes:

Externa UART:
La comunicación entre el exterior y el módulo se hace a través de la conexión UART del microcontrolador. Esta es accesible desde los terminales 2 y 3 del módulo, al igual que lo son de manera estándar en los módulos XBee.

Interna SPI:
Entre el microcontrolador y el DDS la comunicación es unidireccional y se realiza por medio de un bus de comunicaciones SPI. A través de este bus el microcontrolador programa los diferentes registros existentes dentro del DDS y produce los cambios en la salida.

La parte propia del DDS incorpora un cristal oscilador de referencia con una frecuencia de 25MHz. Esto produce que el valor máximo de frecuencia programable del DDSBee sea de la mitad (12. 5MHz). En realidad de un Hertz menos (12.499.999 Hz.). Sin embargo hay que tener en cuenta que cada vez que deseamos aumentar la frecuencia de salida en la que debe trabajar el oscilador, la resolución de la forma de onda disminuye. Es decir, por 12. 5MHz sólo disponemos de dos bits de resolución, uno en cada semiperiodo. Con lo que cuando utilizamos el oscilador para frecuencias elevadas las formas de onda triangular y senoidal, no pueden ser muy exactos. Al menos sin disponer de una recuperación eficiente de la forma de onda de forma externa.

El aspecto de la placa es la que se muestra en las siguientes figuras, donde se pueden ver los diseños de las caras superior e inferior (top y bottom, respectivamente).

DDSBee proporciona dos salidas diferentes.

  • La salida principal está situada en un conector SMA en la parte frontal del módulo. Esta salida está desacoplada en continua a través de un condensador. La salida es apta para ser usada con etapas de amplificación de audio o RF que requieran un nivel cero de tensión continua a la entrada. Debido a la presencia del condensador de desacoplamiento esta salida podría distorsionar algunas señal de muy baja frecuencia, por ejemplo una señal cuadrada por debajo de 10Hz.
  • La salida secundaria está situada en el pin número 20 del módulo y provee la salida directa desde el DDS interno. Esta salida tiene un nivel medio de tensión alrededor de 310mV. La salida secundaria no está desacoplada en continua, por lo tanto es válida para señales de transición lenta o bien para mantener un nivel de tensión constante a la salida, si se detiene el DDS en un determinado momento.

Descripción de los terminales

Los terminales del dispositivo se describen a continuación, en la figura [fig:pinout]

pinout

Pin DDSBee Denominación Pin DDSBee Denominación
1 VCC 20 F_OUT
2 DOUT 19 AD1/DIO1
3 DIN 18 AD2/DIO2
4 N.C. 17 AD3/DIO3
5 ​​RESET 16 DIO6/SDA
6 SCK 15 DIO5/SCL
7 MISO 14 N.C.
8 MOSI 13 REG_CHG
9 EN_OUT 12 DIO7
10 GND 11 N.C.
  • Alimentación: El DDSBee está alimentado entre los terminales 1 (VCC) y 10 (GND). La alimentación puede tener valores entre 3 y 5V (Típicamente alimentado a 3.3V).
  • DOUT: Salida de datos desde el DDSBee. Los datos se envían a 115200 bds. con el formato de 8 bits de datos un bit de stop y sin paridad.
  • DIN: Entrada de datos hacia el DDSBee. Hay que finalizar cada línea con la retorno de línea (\n), sin retorno de carro.
  • F_OUT: Salida del DDSBee directa. Esta salida incorpora la tensión continua (300 mV) al contrario de la salida principal a través del conector SMA
  • EN_OUT: Terminal de control externo para activar o desactivar la salida.
  • REG_CHG: Terminal de intercambio de registros. Según el estado de este terminal se escoge internamente entre los dos registros de fase o los dos registros de frecuencia, dependiendo del modo de trabajo en cada caso.
  • RESET: Poniendo este terminal en estado bajo se hace un reset del sistema y éste se reiniciado. También se utiliza para programar el firmware.
  • Programación de Firmware: El dispositivo se programa con un ISP, que está distribuido en el terminales del DDSBee 6 (SCK), 7 (MISO), 8 (MOSI) y el RESET del terminal 5. También es necesario proveer el sistema de alimentación (VCC y GND).
  • Terminales de reserva:Son terminales que en la presente versión de Firmware no tienen definida ninguna aplicación pero están conectados internamente, a fin de proveer futuras ampliaciones. Estos terminales son el 12 (DIO7), el 15 (DIO5), el 16 (DIO6), el 17 (DIO3), el 18 (DIO2) y el 19 (DIO1).
  • Terminales no conectados (NC):Estos terminales no tienen ninguna conexión interna con el DDSBee. Son el 4, el 11 y el 14.
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