7M-27.000MEEQ-T « YU3MA

Si5351 + PIC16F1455 USB controller 2. deo

Filed in Digital | SDR Leave a comment

Posle male pauze, vratio sam se malo na temu Si5351A + PIC16F1455.

Ovom prilikom sam praktično izradio PCB i sklopio uređaj po mojoj šhemi objavljenoj u ovom postu.

Si5351A PIC16F1455 USB kontroler

Si5351miniUSB

Na izradi pločice mi je pomogao B. Jagodić (1OXB) i ovom prilikom mu se zahvaljujem.

Konstrukcija je na HW nivou proradila bez ikakvih problema. SW za PIC je bilo potrebno malo modifikovati ali se sve u suštini zasniva na već objavljenom algoritmu iz ove teme.

Jedina razlika koju sam naknadno ustanovio posle preciznog merenja generisane učestanosti je vezana za opterećenje kristala. Naime, preporučeno opterećenje od 10pF je pravilo previliku inicijalnu grešku skoro na svim primercima koje sam napravio i kretalo se izmedju 13 – 17ppm što je van specifikacije za upotrebljeni kristal 7M-27.000MEEQ-T za koji se navodi 10ppm u punom temeraturnom opsegu.

U vezi ovoga praktično ne postoji zvanična dokumentacija ali je problem verovatno vezan za samu ulaznu kapacitivnost nožica na kućistu Si5351 koji dodaju jos koji pF. U tom smislu je potrebno izabrati opterećenje od 8pF sa strane Si5351 i to upisivanjem HEX vrednosti 0x92 u registru broj 183.

Na ovaj način se inicijalna greška smanjila na 5 – 6ppm što je već prihvatljivo. Tehnički je potrebno odprilike 9pF opterećenje da bi bila još manja greška ali takva opcija ne postoji u Si5351, postoji samo 8pF ili 10pF.

Još par korisnih linkova u vezi ove teme:

Upravljački SW od SQ9NJE
https://github.com/sq9nje/si5351

Tema u vezi Si5351
http://sp-hm.pl/thread-2019-post-21090.html

Testiranje Si5351 od NT7S
http://nt7s.com/2014/05/si5351a-investigations-part-3/

PS: U planu mi je još jedna verzija ovog sklopa (DCOXO) ali koja će imati akcenat na stabilnost generisane učestanosti korišćenem veoma preciznog termo regulatora (u okviru 0.1 °C) za grejanje kristala sa kojim očekujem kratkoročnu stabilnost u okvirima ili bolju od 0.1ppm.

, , , ,

Prvi utisci | Si5351A Clock Generator 8kHz – 160MHz

Filed in SDR Leave a comment

Posle duzeg vremena i komplikacija sa nabavkom pa kasnije sa izradom mini probne plocice, uspeo sam da pokrenem u rad nov IC od Silicon Labs Si5351A. U pitanju je I2C programabilni generator ucestanosti u opsegu 8kHz do 160MHz.

Si5351Si5351-internal-scheme

Ovaj IC moze da se smatra kao naslednik Si570 promenljivog oscilatora dobro poznatog u SDR krugovima. Bitna razlika je sto Si5351 koristi spoljni kristal za svoj glavni oscilator od kojeg kasnije pravi ostale ucestanosti. Obzirm da se koristi relativno jevtin kristal a i sam IC je prilicno povoljan, realizacija promenljivog oscilatora u ovoj varijanti ispada prilicno povoljnije od cene jednog Si570! Da li odnos cene znaci da je i losiji, to ce mo tek videti nakon testiranja i prakticne eksploatacije.

Prva bitna prednost Si5351 je mogucnost da generise veoma sirok spektar ucestanosti u opsegu 8kHz do 160MHz. Na ovaj nacin napokon mozemo da se spusimo u LF ili ELF opseg sa SDR prijemnikom bez upotrebe dodatnih delitelja.

Sledeca fina stvar oko ovog IC je da koristi “stock” (jevtine) kristale od 25 ili 27MHz za svoju referencu. Dodatno, u samom IC su integrisani (programski se bira 6,8 ili 10pF) “load” kondezatori tj kondenzatori za neophodno opterecenje kristala. Mozda ovo ne zvuci kao neka bitna stvar ali na ovaj nacin smo ustedeli 2 spoljna kondenzatora, smanjili “footprint”, smanjili pontencialne probleme oko EMI i dodatno ceo oscilator doveli u optimalne uslove kako bi dobili sto bolju kratkorocnu i dugorocnu stabilnost kao i manji fazni shum. Ja sam u ovom primeru koristio (preporucen od Silicon Labs) SMD 27MHz kristal 7M-27.000MEEQ-T proizvodjaca TXC koji je specificiran za 10ppm gresku. Dodatnim merenjem gotovog sklopa sam dobio oko 13ppm inicialnu gresku sto moze da se prihvati i smatra kao posledica potpuno rucne izrade PCB i sklapanja. Tokom rada i merenjem sa frekvenciometrom nisam primetio da mi se zadnja raspoloziva decimala na raspolaganju pomera (10Hz)!

txc-high-precision-crystal

Dodatno, na Si5351 moze da se prikljuci i neki drugi (da kazem daleko bolji, npr neki TCXO) spoljni oscilator a da se IC i dalje koristi za generisanje razlicitih ucestanosti. Ovo je opcija za neke dosta zahtevnije primene gde je potrebna za jednu ili vise dekada bolja stabilnost/preciznost. Sam IC  ima 0ppm gresku kod generisanja izlazne ucestanosti i prakticno sve nestabilosti iskljucivo dolaze od upotrebljenog oscilaora ili kristala.

Obzirom da ovaj IC ima 3 (zavisno od kucista, maksimalno 8) potpuno nezavisna izlaza na kojima se moze programski postaviti bilo koja ucestanost u specificiranom rangu, dobija se fina opcija koja moze prakticno da zameni sve kristale ili kristalne oscilatore na jednom uredjaju ili PCB. Kod RF primene ovo je odlicna stvar jer mozemo upotrebiti te posebne izlaze npr za prvi IF mikser, sledeci izlaz za oscilator prijemnika, sledeci za oscilator predajnika (dobija se mogucnost full-duplex rada!) ili kao glavni clock za mikrokontroler. U svakom slucaju se uvidja ogroman potencial ovakvog IC kada imamo na raspolaganju vise nezavisnih izlaza.

Jos jedna zanimljiva opcija kod ovog IC je mogucnost da se izlazni naponski nivo moze prakticno birati tako sto se poseban pin namenjen za tu funkciju veze na neko drugo napajanje. Tehnicki govoreci, svi izlazni buffer-i imaju svoje nezavisno napajanje i na taj nacin preskacemo upotrebu nekih spoljnih naponskih konvertera. Jedino ogranicenje ovde je sto moze da se koristi samo naponi manji ili jednaki od 3.3V sto je i napon glavnog napajanja ovog IC. Na zalost, ova opcija ne omogucava prostu (bez dodatnih naponskih konvertera) upotrebu sa 5V TTL logikom.

Sto se tice programiranja ovog IC, na raspolaganju ima preko 200 konfiguracionih registra koji pruzaju veoma velik spektar raspolozivih mogucnosti i tek mi sledi proucavanje svih raspolozivih opcija.

Si5351A-MSOP10-toner-transfer

Za sad jedina zamerka koju imam nije vezana za elektroniku vec za mehaniku 🙂 Primerak IC-a koji sam dobio je u veoma sitnom MSOP-10 kucistu a ni spomenuti kristal nije nista veci (vidi fotografiju) tako da zahteva jako finu izradu PCB i kasnije veoma pedantno letovanje pomocu vruceg vazduha sa koriscenjem tecnog kalaja. Probna PCB je uradjena pomocu toner-transfer metode. Inace i sam sam se iznenadio kako je dobro ispala PCB toner-transfer metodom obzirom da je jako sitan raster u pitanju 😉

I za kraj samo da spomenem da Si5351A varijanta u MSOP-10 kucistu ima relativno malu potrosnju struje, ~22mA @ 3.3V dok Si570 trosi oko ~150mA @ 3.3V sto moze da bude zanimljiva opcija za prenosne uredjaje ili uredjaje koji se napajaju sa USB porta.

Ovu su bili prvi utisci. Vise detalja sledi nakon detaljnog testiranja.

73 de YU3MA

, , ,

TOP