Generatore di segnali a sintesi diretta AD9850 Modulo DDS

📡 Modulo Generatore di Segnali a Sintesi Diretta AD9850 (Modulo DDS) – Descrizione Completa e Guida all’Uso con Arduino

🔧 Descrizione Generale del Modulo AD9850 DDS

Il Modulo AD9850 DDS (Direct Digital Synthesis) è un generatore di segnali sinusoidali, quadri e triangolari a frequenza variabile, ampiamente utilizzato in ambito hobbistico, radioamatoriale e didattico per generare segnali di test e sviluppo.

✅ Caratteristiche Tecniche Principali:

• Chip principale: Analog Devices AD9850
• Tensione operativa: 5V DC
• Frequenza di uscita: da 0 Hz fino a circa 40 MHz (sinusoide consigliata fino a 20 MHz per purezza del segnale)
• Risoluzione in frequenza: 32-bit tuning word (frequenza molto precisa)
• Interfaccia di controllo: Serial (parallel disponibile ma meno usata con Arduino)
• Segnali di uscita:
  • Uscita sinusoidale filtrata
  • Uscita onda quadra (TTL, fino a 5Vpp)
• Connettori: Header pin standard 2.54 mm
• Componenti integrati:
  • Oscillatore quarzato da 125 MHz
  • Filtro passa basso per l’uscita sinusoidale
  • Amplificatore operazionale per pilotaggio diretto

⚙️ Pinout del Modulo AD9850

🧠 Come Funziona il DDS (Sintesi Digitale Diretta)?

Il principio DDS consiste nel generare digitalmente un’onda sinusoidale tramite un accumulatore di fase, una memoria ROM contenente valori della sinusoide, e un convertitore DAC. Questo consente una variazione precisa e rapida della frequenza di uscita con un’ottima stabilità.

🔌 Collegamento del Modulo AD9850 ad Arduino

✨ Schema Collegamento Arduino UNO:

🧪 Esempio di Codice per Arduino

Puoi controllare il modulo AD9850 facilmente con una libreria dedicata oppure via codice diretto. Ecco un esempio base senza libreria, per generare un segnale a 1 MHz:

#define W_CLK 4  // Pin W_CLK
#define FQ_UD 5  // Pin FQ_UD
#define DATA  3  // Pin DATA
#define RESET 2  // Pin RESET

void setup() {
  pinMode(W_CLK, OUTPUT);
  pinMode(FQ_UD, OUTPUT);
  pinMode(DATA, OUTPUT);
  pinMode(RESET, OUTPUT);

  // Reset iniziale del modulo
  digitalWrite(RESET, LOW);
  digitalWrite(W_CLK, LOW);
  digitalWrite(FQ_UD, LOW);
  digitalWrite(RESET, HIGH);
  digitalWrite(RESET, LOW);

  setFrequency(1000000); // 1 MHz
}

void loop() {
  // Nessuna azione continua necessaria
}

void pulse(int pin) {
  digitalWrite(pin, HIGH);
  delayMicroseconds(1);
  digitalWrite(pin, LOW);
}

void setFrequency(unsigned long frequency) {
  // Costante derivata da 2^32 / 125 MHz (frequenza dell’oscillatore)
  double tuningWord = (frequency * pow(2, 32)) / 125000000.0;
  unsigned long freqWord = (unsigned long)(tuningWord);

  // Invia la word a 32 bit (LSB first)
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    shiftOut(DATA, W_CLK, LSBFIRST, freqWord >> (8 * i));
  }

  shiftOut(DATA, W_CLK, LSBFIRST, 0x00); // Ultimo byte: controllo fase

  // Aggiorna il DDS
  pulse(FQ_UD);
}

📚 Guida Avanzata: Cosa Puoi Fare

🔄 Cambiare la Frequenza Dinamicamente

Puoi scrivere una funzione che legge valori da un potenziometro o seriale e aggiorna la frequenza in tempo reale.

🎛️ Modulazioni Possibili

• FSK: cambiando rapidamente la frequenza
• PSK: cambiando la fase
• AM (limitata): con circuiteria esterna
• Sweep: generazione di sweep di frequenza per test di risposta in frequenza

📈 Uscita su Oscilloscopio

Collega SIN_OUT direttamente a un oscilloscopio o a un amplificatore. Il segnale può essere debole per carichi ad alta impedenza.

📦 Librerie Alternative (opzionale)

Per facilitare l’utilizzo, puoi usare una libreria Arduino come:

DDS_AD9850
Installabile da GitHub: https://github.com/F4GOJ/AD9850

Esempio con libreria:

#include <AD9850SPI.h>

AD9850SPI dds(5, 4, 3); // FQ_UD, W_CLK, DATA

void setup() {
  dds.reset();
  dds.setFrequency(2000000); // 2 MHz
}

void loop() {
  // puoi aggiornare dinamicamente se vuoi
}

🛠️ Consigli di Uso

• Filtra bene l’alimentazione per evitare rumore
• Evita frequenze troppo alte se vuoi un segnale sinusoidale “pulito”
• Per generare onde triangolari serve ulteriore filtraggio (non supportato nativamente)
• Usa SQ_OUT se ti serve un segnale TTL preciso

🧾 Applicazioni Tipiche

• Generatore di test per amplificatori
• Generazione segnale RF per radioamatori
• Analisi di risposta in frequenza
• Interfaccia con mixer per esperimenti SDR
• Generatore segnale per strumenti musicali

Ottimo! Ti propongo una guida completa per costruire un generatore di segnali AD9850 con Arduino, che integra tutte e tre le funzioni che hai citato:

🎛️ PROGETTO: Generatore di Segnale DDS AD9850 Multifunzione

🔹 Funzionalità:

1. Controllo frequenza tramite encoder rotativo
2. Visualizzazione su display OLED
3. Controllo opzionale via Bluetooth / seriale (smartphone o PC)

🧰 Componenti Necessari:

⚙️ Schema Collegamenti

✳️ Collegamento AD9850

🔄 Encoder Rotativo

📺 Display OLED (SSD1306 I2C)

📡 HC-05 Bluetooth (opzionale)

🧪 Codice Arduino (Funzioni base integrate)

📦 Librerie richieste:

• U8g2lib per OLED
• RotaryEncoder o gestione manuale
• SoftwareSerial per Bluetooth (se usato)

Installa da Library Manager:

• U8g2 by olikraus

✅ Codice semplificato:

#include <U8g2lib.h>
#include <Wire.h>

#define W_CLK 4
#define FQ_UD 5
#define DATA 3
#define RESET 2

#define ENCODER_CLK 6
#define ENCODER_DT 7
#define ENCODER_SW 8

unsigned long frequency = 1000000; // 1 MHz di default
long step = 1000; // Passo iniziale (1 kHz)

// OLED: U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_SW_I2C(RST, SCL, SDA)
U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_SW_I2C u8g2(U8G2_R0, /* clock=*/ A5, /* data=*/ A4, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);

void pulse(int pin) {
  digitalWrite(pin, HIGH);
  delayMicroseconds(1);
  digitalWrite(pin, LOW);
}

void setFrequency(unsigned long freq) {
  double tuningWord = (freq * pow(2, 32)) / 125000000.0;
  unsigned long freqWord = (unsigned long)(tuningWord);

  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    shiftOut(DATA, W_CLK, LSBFIRST, freqWord >> (8 * i));
  }
  shiftOut(DATA, W_CLK, LSBFIRST, 0x00); // Phase = 0
  pulse(FQ_UD);
}

void setup() {
  pinMode(W_CLK, OUTPUT);
  pinMode(FQ_UD, OUTPUT);
  pinMode(DATA, OUTPUT);
  pinMode(RESET, OUTPUT);

  digitalWrite(RESET, LOW);
  digitalWrite(W_CLK, LOW);
  digitalWrite(FQ_UD, LOW);
  digitalWrite(RESET, HIGH);
  digitalWrite(RESET, LOW);

  pinMode(ENCODER_CLK, INPUT);
  pinMode(ENCODER_DT, INPUT);
  pinMode(ENCODER_SW, INPUT_PULLUP);

  u8g2.begin();
  setFrequency(frequency);
  displayFreq();
}

int lastCLK = HIGH;

void loop() {
  int clk = digitalRead(ENCODER_CLK);
  int dt = digitalRead(ENCODER_DT);

  if (clk != lastCLK && clk == LOW) {
    if (dt == HIGH) {
      frequency += step;
    } else {
      frequency = max(frequency - step, step);
    }
    setFrequency(frequency);
    displayFreq();
  }
  lastCLK = clk;

  if (digitalRead(ENCODER_SW) == LOW) {
    step = (step == 1000) ? 100000 : 1000;
    delay(300); // debounce
  }
}

void displayFreq() {
  u8g2.clearBuffer();
  u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB08_tr);
  u8g2.setCursor(0, 20);
  u8g2.print("Freq:");
  u8g2.setCursor(0, 40);
  u8g2.setFont(u8g2_font_fub20_tr);
  u8g2.print(frequency / 1000.0, 3);
  u8g2.print(" kHz");
  u8g2.sendBuffer();
}

📡 Controllo da Bluetooth / Serial Monitor

Aggiungi questa funzione per ricevere un comando seriale del tipo: F2000000 → cambia frequenza a 2 MHz

Aggiunta a loop():

if (Serial.available()) {
  String input = Serial.readStringUntil('\n');
  if (input.startsWith("F")) {
    unsigned long newFreq = input.substring(1).toInt();
    if (newFreq > 0 && newFreq < 40000000) {
      frequency = newFreq;
      setFrequency(frequency);
      displayFreq();
    }
  }
}

🔄 Sweep Automatico (opzionale)

Aggiungi funzione per sweep tra due frequenze:

void sweep(unsigned long fStart, unsigned long fStop, int delayMs) {
  for (unsigned long f = fStart; f <= fStop; f += step) {
    setFrequency(f);
    displayFreq();
    delay(delayMs);
  }
}

🧾 Espansioni Possibili

• Aggiungi un menù OLED per scegliere forma d’onda (quadra/sinusoidale)
• Salva ultime frequenze in EEPROM
• Porta USB-C con isolamento per strumenti da banco
• App Android Bluetooth per controllare la frequenza

✅ Conclusione

Hai ora una piattaforma DDS completamente controllabile:

• Manualmente con encoder
• Graficamente via display
• Remotamente via smartphone o PC