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PLL-Taktgenerator ICS307-2

Auf der Suche nach möglichen Alternativen wurde der ICS307-2 entdeckt. Dieser Taktgenerator ist etwas einfacher als der CY27EE16 und bietet weniger Möglichkeiten. Dafür aber ist das IC im SIOC-Gehäuse mit 1,27 mm Pinabstand noch relativ einfach zu handhaben. Auf einer Elexs-Platine konnte deshalb mit wenig Aufwand ein Testaufbau realisiert werden.

Das SPI-Interface zum PC besteht nur aus drei Widerständen mit je 10 kOhm. Zusätzlich muss nur noch die Betriebsspannung im Bereich von 3,3 V bis 5 V angelegt werden.

Zur Ansteuerung über die serielle Schnittstelle gibt es ein kleines VB-Programm. Am Ausgang Clk2 können Ausgangsfrequenzen zwischen 2 MHz und 120 MHz erzeugt werden. Damit kann ein IQ-Mischer zwischen 500 kHz und 30 MHz betrieben werden. Weitere Anzeigen dienen der Untersuchung von Frequenzabweichungen und Einstellungen während der Programmentwicklung.

Download incl. Quelltext (Ics307-2.zip, 39 KB)

Der Baustein besitzt drei interne Teiler mit relativ geringem Umfang, was zu einer geringeren Frequenzgenauigkeit im Vergleich zum CY27EE16 führt. Zur Programmierung werden deshalb nur drei Bytes übertragen. Die SPI-Übertragung folgt üblichen Vorbildern.

Private Sub outputByte(Data)
  DELAY 0.1
    BitValue = 128
  For n = 0 To 7
  RTS 0
  If (Data And BitValue) > 0 Then TXD 1 Else TXD 0
    DELAY 0.1
    RTS 1          ' clock
    DELAY 0.1
    BitValue = BitValue \ 2
  Next n
  DELAY 0.1
  TXD 0
End Sub

Die Suche nach den richtigen Einstellungen der einzelnen Zählregister erfolgt nach dem Prinzip "Versuch und Irrtum", indem alle erlaubten Einstellungen durchgerechnet werden, um so den besten Treffer zu finden. So kann entweder die genaue Frequenz oder eine Nachbarfrequenz im Abstand unter 1 kHz oder an wenigen kritischen Stellen maximal bis etwa 5 kHz erreicht werden.

 Min = 10000
  For RDW = 2 To 50
    For VDW = 10 To 511
      fr = xtal * 2 * (VDW + 8) / (RDW + 2)
      If Abs(fr - fvco) < Min Then
        Min = Abs(fr - fvco)
        fre = fr
        ne = RDW
        ie = VDW
      End If
    Next VDW
  Next RDW

Der Baustein ist in Bezug auf Frequenzauflösung und Rauschverhalten nicht so gut wie der CY27EE16. Das Bild zeigt die entstehende Rauschglocke unter ungünstigen Umständen. Mit der vorgestellten Software werden bessere Ergebnisse erzielt, weil der Zähler RDW auf einen Bereich bis 50 begrenzt wurde. Mit einem Quarz von 20 MHz ist die kleinste PLL-Referenz damit mindestens 400 kHz. Dazu kommt eine Verbesserung durch den Nachteiler in einem IQ-Empfänger. Insgesamt ist das Rauschen zwar merklich, die Phasenreinheit reicht jedoch sogar noch für DRM-Empfang auf Kurzwelle mit einem beobachteten SNR bis über 30 dB.

Siehe auch: ICS501

Platine zum ICS307-2

Inzwischen gibt es eine fertig bestückte Platine zum ICS307-2. Alle Anschlüsse sind an Schraubklemmen gelegt. Die Platine eignet sich als allgemeiner Taktoszillator für Mikrocontroller-Anwedunngen und digitale Elektronik sowie für Hochfrequenzanwendungen. Der Taktgenerator kann auch als preiswerter VFO für Kurzwellenempfänger verwendet werden.

Anwendungsbeispiel als I/Q-Empfänger

Anwendung in Mikrocontroller-Systemen

Der Oszillator wurde in einem STK500 zum Test von AVR-Mikrocontrollern verwendet. Das Ausgangssignal wird über einen Widerstand von 1 k auf den Quarzsockel des STK500 geführt. Damit kann jede beliebige Quarzfrequenz getestet werden. Außerdem lässt sich Software überprüfen. Z.B. wurde getestet, welche Toleranzen das Timing einer seriellen Übertragung hat. Ein System für einen 4,194-MHz-Quarz arbeitete mit 9600 Baud. Zwischen 3900 kHz und 4380 kHz lief die Schnittstelle störungsfrei.

Das angepasste Abstimmprogramm für den programmierbaren Quarzoszillator liefert Signale zwischen 1 MHz und 30 MHz. Außerdem wurden Tasten für zwei editierbare Wunschfrequenzen eingebaut.

Download ICS307-2b.exe (ICS307-2b.zip, 39KB mit VB-Quelltext)

Taktsignal bis 300 MHz

Für eine messtechnische Aufgabe wurden Signale von wahlweise 100 MHz, 200 MHz und 300 MHz benötigt. Diese neue Software löst die Aufgabe für ein Taktsignal an CKL2. Es können nun Frequenzen zwischen 60 MHz und 300 MHz eingestellt werden. An CLK1 erscheint jeweils ein Signal mit der halben Frequenz. .

Download ICS307-2d.exe (ICS307-2d.zip, 39KB mit VB-Quelltext)