很久以前,我嘗試複製 Elecraft K1 的設計,發現使用 LC 混頻可以直接獲得本振,但頻率的穩定性比 VR2 還差,因此我想看看是否可以將本振改為 PLL 或 DDC。
經過調查發現,Si5351在各方面都相當適合,但最令人沮喪的是它的輸出是方波,而我希望這個本振能夠在較寬的頻率範圍內變化,這使得濾波器變得非常困難。此外,Elecraft K1 希望使用全直插元件,而 Si5351 既是 SOP,而且是針腳密度的 SOP,對於不擅長焊接的人來說不太友善。還有一個 MC1648 振盪器 + MC145151(不是 114514) 的方案,純粹直插,並且輸出勉强可以調整成正弦波,但發現 MC145151 的頻率解析度居然只有 14 位,這意味著如果希望輸出 30MHz 的訊號,頻率步進值居然高達驚人的 1831Hz,這是短波通訊所無法接受的。此外,我也看到 Elecraft K2 的 PLL 晶片 MC145170,在某寶上搜尋,貼片倒是便宜,直插一片賣到四五十元,讓人覺得囊中羞澀,於是果斷放棄。
實在無法忍受了,於是進行了一些讓步,如果不能直接輸出正弦波,那就使用片狀晶片吧,至少要能產生純正弦波。接下來的調查發現,AD9851這個DDS晶片其實不錯,可以輸出基本純正弦波(系統內建的諧波很高,可以輕鬆濾除),並且支援數位輸入,可同時進行並行和串行輸入,串行輸入需要四根GPIO,這也還好。看起來不錯,開始畫板子。查看資料手冊,喔!還有範例電路。不錯的電路,但我想要稍微修改(咚咚咚咚咚)。

大致瀏覽了數據手册,那部分LC是輸出濾波器,前後的R6、R7大概是用來匹配用的吧,加上;R4、R5則是用於降壓,給後面的比較器輸出方波,但實際上用不到,所以刪掉;這個R8是做什麼用的?是要給IOUTB降壓嗎?我們只用了IOUT,因此也刪掉了R8。這樣就得到了

等待了一陣,元件和主機板都已到貨,開始焊接。焊接好一個插頭後,怎麼會冒煙?趕緊關電源。關電源後,立刻用放大鏡檢查主機板……看起來沒問題,到底發生了什麼事?仔細檢查一番後,視線落在實驗室的助焊劑上:

我用酒精徹底清潔過後,再插上電源,這次就不會發煙了,當然也沒有產生波形。
經過四到五個小時的時序圖檢查,仍然沒有發現任何問題,翻遍了所有資料手冊,這個東西怎麼會預設為並行模式?進入串行模式需要先使用並行模式輸入一個字節…糟糕,為了省電,我把這些並口都沒連接。實在是沒辦法,只好用飛線……在0.5mm的腳距上操作飛線,這又花了我一個小時。焊接完後,接上電源……還是沒有信號。


只能逐一檢查模擬電路的腳位,結果發現,怎麼回事,竟然沒有出現正確的波形…喔不,是波形的幅度太小了。是不是在用熱風槍焊接時損壞了?我測試了一個新的晶體震盪器,發現波形還是很小… 另外,我也發現現在購買的晶體震盪器是3.3V供電,而我原本打算使用5V供電,因此放棄這個晶體震盪器,並購買了新的。
又過了兩三天,元件終於到貨了,焊接上去後,果然沒出現預期的波形。沒辦法,只好繼續查閱資料手冊。結果突然發現資料手冊上寫著IOUT輸出阻抗為120k歐姆。怎麼會這麼大呢?原來是電流型輸出……那麼,即使IOUTB省去了R8,也還是要保留。繼續接線,這次確實有輸出,但是在IOUTB上,而且失真非常嚴重;在IOUT上有波形,但幅度很小,只有幾mV,淹沒在雜訊中。
實在沒辦法了,不如買個成品模組來測試看看吧。於是三天後,我收到模組,一連接單片機的訊號就出現了…這表示之前的錯誤還是沒有解決。認真地修改電路,然後再送去打板。

這次的測試相對順利,除了有一個電感損壞之外沒有其他問題,換掉這個電感後就可以正常輸出。 我看到自從我手動組裝以來,最正常的正弦波輸出。





現在可以繼續使用 K1 的頻率來源,希望能之後的硬體問題減少一點。