Cómo diseñar un NCO (Oscilador Controlado Numéricamente).

1. NCO’s
Osciladores controlados numéricamente
1

2. INDICE
¿Qué es un DDS? ………………………..……………….………………………..Pág.1
Estudio Global de nuestro Diseño…………..……..………...……………………Pág. 4
Especificaciones de nuestro Diseño………………..….………………………….Pág. 6
Funcionamiento e Implementación de cada Bloque….…..……………………….Pág.7
Implementación y Simulación de Filtros…………….…………………………..Pág.15
Esquemático y PCB de nuestro Diseño………………………………..………..Pág. 16
Circuito Completo………………………………………………………………..Pág.23
Implementación Real…………………………………………………………….Pág.25
Conclusión……………………………………………………………………….Pág.26
Bibliografía………………………………………………………………………Pág.27
2

3. ¿QUÉ ES UN DDS?
¿Qué es la síntesis digital directa (DDS)?
Síntesis digital directa (DDS) es un método para producir una forma de onda analógica, por lo general una
onda sinusoidal, mediante la generación de una señal variable en el tiempo en forma digital y luego realizar
una conversión de digital a analógico. Dado que las operaciones dentro de un dispositivo DDS son
principalmente digitales, éste puede ofrecer cambios rápidos entre frecuencias de salida, resolución fina de
frecuencia, y funcionamiento en un amplio espectro de frecuencias. Con los avances en el diseño y la
tecnología del proceso, los dispositivos DDS actuales son muy compactos y su consumo de energía es
mínimo.
¿Cómo funciona un dispositivo DDS para crear una onda senoidal?
Analizando internamente un DDS, sus componentes principales son un acumulador de fase, un medio de
conversión de fase a amplitud (a menudo un cuadro seno del look-up), y un DAC. Estos bloques están
representados en la figura 1.
Figura 1. Los componentes de un sintetizador digital directo.
Un DDS produce una onda sinusoidal a una frecuencia dada. La frecuencia depende de dos variables, la
frecuencia de referencia de reloj y el número binario programado en el registro de la frecuencia (palabra de
sintonía).
El número binario en el registro de frecuencia proporciona la entrada principal para el acumulador de fase.
Si la tabla de búsqueda es utilizada, el acumulador de fase calcula un ángulo de direcciones de la tabla de
3

4. búsqueda, que muestra el valor digital de la amplitud (correspondiente al seno de ese ángulo) al DAC. El
DAC, a su vez, convierte el número a un valor correspondiente de voltaje analógico o corriente.
Para generar una onda sinusoidal de frecuencia fija, un valor constante (la fase de incremento que se
determina por el número binario) se añade al acumulador fase con cada ciclo de reloj. Si el incremento de la
fase es grande, el acumulador de fase avanzara rápidamente a través de la tabla de búsqueda y así generara
una onda sinusoidal de frecuencia alta.
Si el incremento de la fase es pequeño, el acumulador de fase tomara muchos mas pasos, generando una onda
de frecuencia menor.
El acumulador de fase es un contador modulo N que incrementa el numero acumulado cada vez que recibe
un pulso de reloj. El incremento se determina mediante una palabra introducida externamente
La frecuencia de salida del DSS viene determinada por:
Donde:
FOUT = frecuencia de salida del DDS
M = palabra ajuste binario
FC = frecuencia de reloj de referencia interno (reloj del sistema)
n = duración del acumulador de fase, en bits.
La frecuencia máxima y mínima será:
fmax(Nyquist)=fclk/2 fmin=fCLK/2n
Cambiando el valor de M se producirá un cambio en la frecuencia de salida.
4

5. Figura 2. Evolución de la señal a lo largo del DDS
Aplicaciones más utilizadas del DDS
- Diseño de sistemas de comunicaciones que requieran agilidad (es decir, respuesta inmediata) en las
fuentes de frecuencia, con un ruido de fase y un rendimiento excelente con espureos bajos. Utilizar
los DDS en este tipo de diseños es una buena opción por su combinación de rendimiento espectral y
resolución de frecuencia de ajuste.
- Diseños que utilizan el DDS para modulación, como una referencia para un PLL para mejorar la
posibilidad de ajuste de frecuencia global, como un oscilador local (LO), o incluso para la transmisión
directa de RF.
Por otra parte, muchas aplicaciones industriales y biomédicas utilizar un DDS como un generador de
forma de onda programable. Debido a que el DDS es programable digitalmente, la fase y la
frecuencia de una onda se puede ajustar fácilmente sin la necesidad de cambiar los componentes
externos que normalmente tendrían que ser cambiados utilizando los tradicionales generadores de
forma de onda programados analógicamente.
- DDS permite un ajuste sencillo de la frecuencia en tiempo real para localizar las frecuencias de
resonancia o compensar la desviación de la temperatura. Dichas aplicaciones incluyen el uso de un
DDS en fuentes de frecuencia ajustable para medir la impedancia (por ejemplo, en un sensor basado
en impedancia), para generar el pulso de onda modulada, o para medir la atenuación en las redes LAN
o cables de teléfono.
Figura 3. DDS ( Direct Digital synthesizer)
5

6. ESTUDIO GLOBAL DE NUESTRO DISEÑO
Vamos a diseñar un sintetizador de frecuencias que haga las funciones de oscilador local para un mezclador
de frecuencias. El oscilador debe generar frecuencias entre 10MHz y 20MHz con un paso de 50kHz.
Implementaremos el diseño a partir de un oscilador controlado numéricamente cuyos bloques serán:
Bloque de Alimentación
Reloj de Filtro Elíptico
Referencia NCO de salida
Interfaz de comunicaciones
Figura 4. Diagrama de Bloques sistema
Podemos observar 5 bloques:
DDS: Genera diferentes frecuencias de manera programable a partir de las señales de entrada.
Figura 5. DDS
6

7. BLOQUE ALIMENTACION: Alimentara a todos los dispositivos que forman parte de nuestro sistema.
Figura 6. Fuente alimentación (equivalente)
RELOJ DE REFERENCIA: frecuencia de referencia que introduciremos en el DDS para que este pueda
trabajar correctamente, y acceder a la tabla donde se almacenan los valores de amplitud de la señal generada.
Figura 7. Modulo oscilador cristal
INTERFAZ DE COMUNICACIONES: Controla al DDS indicándole la frecuencia que debe generar.
Figura 8. Microswitches y LCD
FILTRO ELIPTICO DE SALIDA: La señal que sale del conversor D/A la filtramos para eliminar armónicos
indeseados y las señales espureas que puedan haberse introducido.
Figura 9. Esquemático del filtro elíptico
7

8. ESPECIFICACIONES DE NUESTRO DISEÑO
Como hemos mencionado anteriormente nuestro trabajo va a consistir en el diseño de un sintetizador de
frecuencias que haga las funciones de oscilador local para un mezclador de frecuencias. El oscilador debe
generar frecuencias entre 10MHz y 20MHz con un paso de 50kHz.
Recorriendo bloque por bloque.
Bloque de Alimentación
Reloj de Filtro Elíptico
Referencia NCO de salida
Interfaz de comunicaciones
Figura 10. Diagrama de Bloques diseño
1) Bloque Alimentación:
Estará formado por un RECTIFICADOR de 12 V y un REGULADOR de voltaje de 5V. Con este bloque
alimentaremos todos los elementos del sistema, el DDS, el LCD, los BOTONES y el PIC que gestionara el
interfaz de comunicaciones.
2) Reloj de referencia:
Lo implementaremos con un MODULO OSCILADOR CRISTAL 30 MHz, el cual servirá de reloj de
referencia a nuestro DDS.
3) Interfaz de comunicaciones:
Lo implementaremos con un PIC el cual controlara tanto el LCD como la carga de la palabra que programara
la frecuencia de nuestro DDS. Al PIC irán conectados 3 botones ( UP DOWN ENTER ) .
4) Filtro elíptico de Salida:
Lo implementaremos con bobinas y condensadores, utilizaremos el modelo que nos ofrece el fabricante en
catalogo para 70 MHz ya que aunque no este muy ajustado a nuestro diseño, si filtra la componente espurea
fundamental que nos afectaría.
5) DDS:
Utilizaremos un AD9851, sintetizara frecuencias entre 10 y 20 MHz, con un paso de 50 kHz. Utilizaremos el
DDS con una frecuencia de referencia de 180 MHz, la cual la conseguiremos multiplicando X6 la señal del
reloj de 30 MHz, con esta frecuencia de 180 MHz se puede conseguir la síntesis de frecuencia de nuestro
diseño con un paso menor de 50 KHz.
Para su correcto funcionamiento deberá tener conectado los bloques anteriormente mencionados.
8

9. FUNCIONAMIENTO E IMPLEMENTACION DE CADA BLOQUE
1) Alimentación
Como queremos que nuestra señal de referencia sean 180 MHz deberemos alimentar el DDS a 5 V ( como se
especifica en el catalogo )
Figura 11. Extracto catalogo DDS
Por otro lado, tanto el LCD como el PIC también se alimentan a 5V y el nivel alto de los BOTONES también
es 5V.
Buscamos un regulador de 5V para que este proporcione una tensión estable de alimentación.
Utilizamos el TS78L05 el cual nos proporciona una tensión estable de 5V y 40mA.
Figura 12. Regulador tensión
Tienen 3 pines: 1- Salida 2- Tierra 3- Entrada
Por otro lado, necesitamos alimentar el regulador con una tensión de 10 V la cual será obtenida conectando
un rectificador que nos proporcione dicha tensión.
Utilizamos un rectificador modelo AS-120P-12 ( fabricante Mean Well) el cual proporciona 12V los cuales
son suficientes para cumplir especificaciones.
9

10. ¿Conexionado con DDS?
Figura 13. Pines DDS
La forma de interconectar la alimentación con el DDS consiste en unir el pin 1 del regulador a los pines 6,
11, 18, 23 del DDS, poniendo a masa: 24, 10, 19, 5.
Será necesario poner a masa el pin 5 ( PGND) y a Vcc el pin 6 ( PVCC), para que nuestro DDS multiplique
la señal de reloj de 30 MHz X6.
Figura 14. Extracto catalogo DDS
2) Reloj de referencia
Nuestro DDS necesitara un oscilador externo que marque la base de tiempos para poder sintetizar las
distintas frecuencias.
10

11. El modelo de DDS utilizado en este trabajo ( AD9851 ), contiene un multiplicador en su interior que nos
permite multiplicar la señal de reloj de referencia por 6. Por lo que para conseguir la frecuencia de 180MHz
bastara con introducirle un reloj de referencia de 30 MHz.
Utilizaremos un MODULO OSCILADOR DE CRISTAL 30MHz ( modelo IQX-30 clock oscillator ), el cual
nos proporciona un oscilador completo, ahorrándonos la necesidad de diseñar el circuito de oscilación del
cristal de cuarzo.
Figura 15. Encapsulado Modulo Oscilador
Figura 16. Pines Modulo Oscilador
Figura 17.Configuracion Pines DDS
11

12. Alimentaremos el modulo oscilador con 5V, como al DDS. A la hora de conectar el oscilador con el DDS
unimos el pin 5 del oscilador al pin 9 ( REFCLOCK ) del DDS.
3) Filtro Elíptico 7º orden
A la salida de nuestro DDS necesitamos un filtro que nos elimine la componente de frecuencia de freloj –
foutput. Existen otras señales espureas que nos preocupan menos ya que su nivel es inferior a -40 dB.
Figura 18. Respuesta espectral
Utilizaremos un filtro de tipo elíptico porque de este modo conseguimos una zona de transición más abrupta
que con otros tipos de filtros a costa de oscilaciones en todas sus bandas.
Para la implementación del filtro de salida, en el catalogo se especifica una regla de diseño del filtro que
consiste en limitar la frecuencia de salida en un 40% respecto al reloj de referencia.
En el caso del ejemplo del catalogo, debido a que el reloj tiene una frecuencia de 180 MHz la frecuencia de
corte del filtro resulta 70 MHz, caso poco ajustado para nuestro diseño pero suficiente para su correcto
funcionamiento, ya que elimina la señal espurea de mayor nivel.
Figura 19. Filtro elíptico catalogo
12

13. Observando el catálogo podemos encontrar un filtro elíptico diseñado por el fabricante para nuestro NCO,
por comodidad lo utilizamos.
Analog Devices nos proporciona herramientas diseño para poder evaluar las frecuencias generadas en los
procesos internos del NCO así como la calidad de la señal de salida de nuestro sistema antes de su
implementación.
Se puede acceder a esta herramienta en la dirección
http://designtools.analog.com/dt/dds/ad9851.html
Figura 20. Herramienta de simulación espectral
Nos interesa eliminar la frecuencia imagen que se encuentra a 160 MHz( freloj – fsalida_max ) en el peor
caso, por otro lado despreciamos los espureos ya que tienen un valor de menos de -40 dB.
Con esta herramienta podemos visualizar las frecuencias que se generan tanto la de interés, como las imagen
y espureas, así como poder saber sus frecuencias exactas y su nivel de señal.
Por otro lado, y tratando de saber cual será la salida tras el filtro elíptico podemos utilizar..
http://designtools.analog.com/dtDDSWeb/dtDDSMain.aspx
13

14. Figura 21. Herramienta de simulación sistema global
Con esta herramienta podemos caracterizar el diseño global de nuestro DDS, especificando modelo de NCO,
reloj de referencia, características del filtro elíptico de salida de nuestro NCO, así como ver tanto lo que se
filtra a la salida del NCO visualizado en un analizador de espectros como la salida final después del DAC en
un osciloscopio.
Interpretando los resultados proporcionados por las herramientas de diseño se puede observar que
conseguimos la salida deseada al pasar la señal por el filtro, si este no estuviera la señal saldría distorsionada.
14

15. 4) Interfaz de Comunicaciones
Nuestro sistema necesita algún método de comunicación con el exterior, que le indique al NCO cual deber
ser la frecuencia de salida, y poder variarla a nuestro antojo, ya que por si solo el NCO no es capaz de
realizar esta funciones.
La comunicación de esta información la realizaremos mediante un microcontrolador (PIC) ,pero también
podría hacerse con FPGA’s, microprocesadores, etc. Por otro lado, utilizaremos 3 botones para controlar el
interfaz de comunicaciones y un LCD para visualizar la frecuencia de salida.
La conexión entre los diferentes dispositivos de nuestro sistema quedara indicada en el diseño esquemático
del circuito.
El DDS nos ofrece 2 opciones para la carga de datos, la carga SERIE, en la que se cargan 40 bits de los
cuales 32 son los destinados a la palabra de sintonización y los 8 restantes para configuración. Por otro lado
tenemos la carga PARALELA, en la que se hacen 5 cargas de 1 byte.
En nuestro caso trabajaremos la carga de datos en el NCO en serie, debido a las limitaciones de nuestro PIC.
Config
∆fase
Figura 22. Tabla carga serie
15

16. Para la carga serie el AD9851 tiene el siguiente protocolo.
Figura 23. Protocolo serie
Para realizar la carga el pin FQ_UD (enable) deberá estar a nivel bajo. Para cargar cada bit se introducirá una
señal de reloj por el pin W_CLK de modo que en el nivel alto de la señal de reloj se cargue el dato.
Este proceso se repetirá hasta completar la longitud de la trama, en nuestro caso, 40 bits.
En las 4 últimas palabras en realidad no pasamos la frecuencia deseada sino un valor para conseguir a la
salida del DDS la frecuencia que queremos obtener ya que la salida responde a la siguiente función.
En nuestro caso System Clock =180Mhz
En nuestro proyecto la manera de seleccionar la frecuencia será mediante la pulsación de 3 botones ( UP
DOWN ENTER).
Puesto que las frecuencias van desde 10Mhz hasta 20Mhz con un paso de 50khz estaremos generando un
total de 201 frecuencias, por lo tanto aprovecharemos este índice a la hora de introducir la frecuencia.
El método consiste en introducir un margen de valores de 10MHz a 20 MHz y en cada pulsación subir o
bajar 50 KHz la frecuencia actual, si no están en los límites.
Una vez hemos introducido esos valores el PIC hará el resto del proceso, a partir del valor introducido
calculara la palabra que debe pasar y cargara el valor en el DDS para que este pueda modificar su frecuencia
de salida.
Despejando de la formula que relaciona la frecuencia de salida con dicha palabra podemos ver que palabra
hay que pasar al DDS. Así pues:
En nuestro diseño hemos elegido el microcontrolador PIC16F628A
16

17. IMPLEMENTACION DE LOS FILTROS
Figura 24. Esquemático filtro en Orcad
Fc= 70 MHz
Figura 25. Simulación filtro en Orcad
17

18. ESQUEMATICO Y PCB DE NUESTRO DISEÑO
Después del cálculo de los parámetros necesarios para nuestro diseño, procedemos al
desarrollo del circuito en simulador y su implementación en una PCB.
Dentro de la amplia gama de programas de diseño de esquemáticos y generación de
layout hemos optado por el uso del programa Proteus 7.2.
Además para la creación del código que programara nuestro PIC, hemos utilizado
MicroCode Studio que incorpora PIC Basic Pro, se trata de un programa que utiliza
lenguaje Basic para la programación de microcontroladores.
Programamos el codigo en Basic para nuestro PIC, en el se incluye el control del LCD
así como la gestión del protocolo de carga serie para nuestro DDS.
DEFINE LCD_DREG PORTB ‘DECLARACIONES PARA EL FUNCIONAMIENTO LCD
DEFINE LCD_DBIT 4
DEFINE LCD_RSREG PORTB
DEFINE LCD_RSBIT 1
DEFINE LCD_EREG PORTB
DEFINE LCD_EBIT 2
TRISA = %00010010 ‘ESTABLECER QUE PUERTOS SON DE SALIDA (0) Y CUALES ENTRADA (1)
TRISB = %00000001 ‘IGUAL PERO PARA PORT B
B0 VAR BYTE ‘DECLARACION DE VARIABLES
B1 VAR BYTE
N VAR WORD
N2 VAR WORD
N3 VAR WORD
I VAR WORD
PART_1 VAR BYTE
PART_2 VAR BYTE
PART_3 VAR BYTE
PART_4 VAR BYTE
B_conf var byte
high porta.2 ' PONEMOS A NIVEL ALTO EL ENABLE (NO ACTIVO)
PAUSE 500
B_conf=$80 ‘ULTIMO BYTE QUE LE METEMOS X SERIE ( W32 A W39)
N=100
LCDOUT $FE, 1 ‘FE= config 1= borra pantalla
LCDOUT $FE, 1, "SYNTETYZER VJ" ‘ IGUAL QUE ANTES PERO METEMOS MENSAJE
PAUSE 1000
18

19. LCDOUT $FE, 1, "SELECCIONE FREC."
PAUSE 1000
CALL MOSTRAR ‘ MUESTRA EN EL LCD LA FRECUENCIA DEPENDIENDO DE N
esp: ‘ BUCLE COMPROBACION CONTINUA BOTONES
if portb.0 = 0 THEN CALL sube ‘ BOTONES ACTIVOS A NIVEL BAJO
if porta.4 = 0 THEN CALL baja
IF PORTA.1 = 0 THEN CALL enter
goto esp
end
sube: ‘ SUBRUTINA BOTON UP
IF N < 200 THEN N = N+1 ‘ PARA SABER SI ESTOY EN LIMITE FREQ SINO AUMENTO FREQ
CALL MOSTRAR
RETURN ‘VUELVES DE SUBRUTINA
baja:
IF N > 0 THEN N = N-1 ‘ IGUAL QUE sube
CALL MOSTRAR
RETURN
MOSTRAR: ‘SUBRUTINA MOSTRAR
N2=10000+(N*50) ‘PASO DE NUESTRO N A LA RECUENCIA REAL
LCDOUT $FE, 1,#n2," kHz" ‘ SACO POR LCD con #N2 saco el valor de la variable
pause 500
return ‘VUELVES DE SUBRUTINA
enter:
LCDOUT $FE, 1, "INTRODUCIENDO FREC." ‘ VISUALIZO EN LCD
IF N < 101 THEN 'HACEMOS DOS CARGAS( POR PROBLEMAS COMPILADOR) UNA DE N=0 HASTA 100
Y OTRA DE 101 A 200
CALL carga_1 ‘ METE EN UNA VARIABLE LOS VALORES DE LA TABLA DE 10 A 15 MHz
else
CALL carga_2 ‘ METO EN UNA VARIABLE LOS VALORES DE LA TABLA DE 15 A 20 MHz
endif
CALL carga_tot ‘ HACE EL PROTOCOLO DE COMUNICACIONES SERIE
CALL MOSTRAR ‘ PARA QUE REAPAREZCA LA FREQ NUEVA
RETURN ‘ VOLVEMOS DE SUBRUTINA
carga_tot:
low PORTA.2 ' PONEMOS EL ENABLE EN LOW, PARA INDICAR QUE EMPIEZO LA CARGA
carga_part_1
FOR I = 0 TO 7 ‘ ESTABLECEMOS LAS CARGAS POR BYTE ( 8 bits )
low PORTB.3 'PONEMOS EL RELOJ EN LOW
19

20. pause 500
IF PART_1.7 = 1 THEN 'LEEMOS EL VALOR MAS SIGNIFICATIVO QUE EN EL PRIMER PASO DEL
FOR ES W0
HIGH PORTA.0 ‘ SEGUN EL VALOR DEL BIT ENVIO UN NIVEL ALTO O UN NIVEL BAJO
ELSE
LOW PORTA.0 ‘ PORTA.0 ES EL DATA DE NUESTRO SISTEMA
ENDIF
pause 500
HIGH PORTB.3 'UNA VEZ TENEMOS PUESTO EL DATO EN DATA PONEMOS RELOJ EN NIVEL ALTO
pause 500
PART_1 =PART_1 << 1 'DESPLAZAMOS HACIA LA IZQUIERDA PAR ASÍ LEER SIEMPRE EN EL MAS
SIGNIFICATIVO (DESPLAZO PARA QUE EN EL MAS SIGNIFICATIVO ESTE SIEMPRE EL QUE YO QUIERA)
NEXT i
carga_part_2 ‘ IGUAL QUE PART_1
FOR I = 0 TO 7
low PORTB.3
pause 500
IF PART_2.7 = 1 THEN
HIGH PORTA.0
ELSE
LOW PORTA.0
ENDIF
pause 500
HIGH PORTB.3
pause 500
PART_2 =PART_2 << 1
NEXT i
carga_part_3 ‘IGUAL QUE PART1
FOR I = 0 TO 7
low PORTB.3
pause 500
IF PART_3.7 = 1 THEN
HIGH PORTA.0
ELSE
LOW PORTA.0
ENDIF
pause 500
HIGH PORTB.3
pause 500
PART_3 =PART_3 << 1
NEXT i
carga_part_4 ‘IGUAL QUE PART1
FOR I = 0 TO 7
20

21. low PORTB.3
pause 500
IF PART_4.7 = 1 THEN
HIGH PORTA.0
ELSE
LOW PORTA.0
ENDIF
pause 500
HIGH PORTB.3
pause 500
PART_4 =PART_4 << 1
NEXT i
carga_byte_conf ‘ IGUAL QUE PART1 PERO PARA EL ULTIMO BYTE QUE ES SIEMPRE $80
FOR I = 0 TO 7
low PORTB.3
pause 500
IF B_conf.7 = 1 THEN
HIGH PORTA.0
ELSE
LOW PORTA.0
ENDIF
pause 500
HIGH PORTB.3
pause 500
B_conf =B_conf << 1
next i
high PORTA.2
pause 500
return
'LAS CARGAS SON DEL SIGUIENTE MODO W0-7 --> PART_1 ... W24-31 -->PART_4
SEPARO EN 2 CARGAS DIFERENTES POR PROBLEMAS DE PICBASICPRO,
carga_1
‘LOOKUP ES UNA FUNCION PICBASICPRO QUE DEPENDIENDO DEL VALOR DE N INTRODUCE ELEMENTO
TABLA EN VARIABLE INDICADA
LOOKUP
N,[$71,$27,$dc,$89,$17,$7c,$a9,$d7,$82,$19,$77,$a2,$d9,$4f,$12,$f9,$af,$32,$45,$9f,$f2,$
65,$3f,$ca,$95,$0,$6a,$35,$c0,$9a,$d,$60,$ba,$cd,$50,$6,$ed,$b0,$26,$5d,$88,$e6,$7d,$28,
$56,$83,$e8,$76,$23,$d8,$8e,$13,$78,$ae,$d3,$44,$1e,$f3,$a4,$3e,$4b,$14,$fe,$ab,$34,$41,
$9b,$f4,$61,$3b,$cc,$91,$7,$6c,$b1,$c7,$5c,$9,$67,$bc,$c9,$57,$2,$e9,$b7,$22,$59,$8f,$e2
,$79,$2f,$d2,$85,$1f,$72,$25,$df,$8a,$15,$7f,$aa],PART_1
LOOKUP
N,[$c7,$e8,$32,$1,$2d,$97,$b8,$8a,$61,$5d,$77,$c4,$ea,$d1,$3,$2f,$14,$ba,$89,$a3,$5f,$74
,$46,$e9,$d3,$0,$2c,$16,$b9,$8b,$a0,$5c,$76,$45,$eb,$d0,$fc,$2e,$15,$3b,$88,$a2,$9e,$75,
$47,$68,$d2,$fe,$cd,$17,$38,$a,$a1,$9d,$b7,$44,$6a,$51,$fd,$cf,$e4,$3a,$9,$23,$9f,$b4,$8
6,$69,$53,$7f,$cc,$e6,$d9,$b,$20,$1c,$b6,$85,$ab,$50,$7c,$4e,$e5,$db,$f0,$22,$1e,$35,$87
,$a8,$92,$7e,$4d,$67,$d8,$f2,$c1,$1d,$37,$4,$aa],PART_2
21

22. LOOKUP
N,[$1c,$d2,$ba,$f6,$81,$c9,$65,$1d,$53,$3b,$77,$80,$c8,$a4,$ec,$92,$3a,$76,$1,$49,$25,$e
d,$93,$db,$b7,$0,$48,$24,$6c,$12,$da,$b6,$fe,$89,$c5,$6d,$13,$5b,$37,$7f,$88,$c4,$ac,$e2
,$9a,$36,$7e,$9,$45,$2d,$e3,$9b,$d7,$bf,$f0,$44,$2c,$62,$1a,$56,$be,$f1,$85,$cd,$a3,$1b,
$57,$3f,$70,$4,$cc,$a2,$ea,$96,$3e,$71,$5,$4d,$23,$eb,$97,$df,$b0,$f8,$4c,$22,$6a,$16,$5
e,$b1,$f9,$8d,$c3,$ab,$17,$5f,$30,$78,$c,$c2,$aa],PART_3
LOOKUP
N,[$70,$70,$70,$70,$70,$70,$70,$70,$70,$70,$70,$f0,$f0,$f0,$f0,$f0,$f0,$f0,$f0,$f0,$f0,$
f0,$f0,$f0,$f0,$8,$8,$8,$8,$8,$8,$8,$8,$8,$8,$8,$8,$8,$8,$8,$88,$88,$88,$88,$88,$88,$88,
$88,$88,$88,$88,$88,$88,$88,$48,$48,$48,$48,$48,$48,$48,$48,$48,$48,$48,$48,$48,$48,$c8,
$c8,$c8,$c8,$c8,$c8,$c8,$c8,$c8,$c8,$c8,$c8,$c8,$c8,$28,$28,$28,$28,$28,$28,$28,$28,$28,
$28,$28,$28,$28,$28,$a8,$a8,$a8,$a8,$a8],PART_4
return
carga_2
LOOKUP N-
101,[$d5,$40,$1a,$f5,$a0,$3a,$4d,$90,$fa,$6d,$30,$46,$9d,$f0,$66,$3d,$c8,$96,$3,$68,$b6,
$c3,$58,$e,$e3,$b8,$2e,$53,$4,$ee,$b3,$24,$5e,$8b,$e4,$7e,$2b,$d4,$81,$1b,$74,$a1,$db,$4
c,$11,$fb,$ac,$d1,$47,$1c,$f1,$a7,$3c,$49,$97,$fc,$69,$37,$c2,$99,$f,$62,$b9,$cf,$92,$5,
$6f,$b2,$c5,$5f,$a,$e5,$bf,$2a,$55,$80,$ea,$75,$20,$da,$8d,$e0,$7a,$2d,$d0,$86,$1d,$70,$
a6,$dd,$48,$16,$fd,$a8,$36,$43,$98,$f6,$a3,$38],PART_1
LOOKUP N-
101,[$91,$7d,$4f,$64,$da,$f1,$c3,$1f,$34,$6,$a9,$93,$bf,$4c,$66,$59,$f3,$c0,$ec,$36,$5,$
2b,$90,$bc,$8e,$65,$5b,$70,$c2,$ee,$d5,$7,$28,$12,$be,$8d,$a7,$58,$72,$41,$ed,$d7,$f8,$2
a,$11,$3d,$8f,$a4,$9a,$71,$43,$6f,$d4,$fa,$c9,$13,$3f,$c,$a6,$99,$b3,$40,$6c,$56,$f9,$cb
,$e0,$3c,$e,$25,$9b,$b0,$82,$6e,$55,$fb,$c8,$e2,$3e,$d,$27,$98,$b2,$81,$6d,$57,$78,$ca,$
e1,$dd,$f,$24,$1a,$b1,$83,$af,$54,$7a,$49,$e3],PART_2
LOOKUP N-
101,[$e6,$9e,$d1,$79,$d,$43,$2b,$67,$9f,$d0,$b8,$f4,$82,$2a,$66,$1e,$51,$b9,$f5,$83,$cb,
$a7,$1f,$50,$38,$74,$2,$ca,$a6,$ee,$91,$d9,$75,$3,$4b,$27,$6f,$90,$d8,$b4,$fc,$8a,$26,$6
e,$11,$59,$35,$fd,$8b,$c7,$af,$e0,$58,$34,$7c,$a,$46,$ae,$e1,$99,$d5,$7d,$b,$47,$2f,$60,
$98,$d4,$bc,$f2,$86,$2e,$61,$19,$55,$3d,$f3,$87,$cf,$a0,$e8,$54,$3c,$72,$6,$4e,$a1,$e9,$
95,$dd,$b3,$7,$4f,$20,$68,$14,$dc,$b2,$fa,$8e],PART_3
LOOKUP N-
101,[$a8,$a8,$a8,$a8,$a8,$a8,$a8,$a8,$a8,$68,$68,$68,$68,$68,$68,$68,$68,$68,$68,$68,$68
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Comentarios acerca del codigo:
- Hemos introducido pauses para que se pudiera observar el correcto
funcionamiento del protocolo de comunicaciones mediante leds.
- Hemos implementado una tabla que contiene todos los valores a introducir en el
DDS, lo hemos hecho de este modo porque el PIC Basic Pro no permite trabajar
con número de más de 16 bits. Este trabajo lo hemos hecho mediante una
función programada en C.
22

23. Al hacer el cálculo de los bytes y estar trabajando en modo serie, debemos invertir los
bits tanto de carga1 como de carga2.
23

24. Figura 26. Herramienta diseño Analog Devices
Como podemos ver en la herramienta de calculo ofrecida por Analog Devices.
En paralelo tenemos 00000001 00001110 = $01 $0E
En serie deberemos invertir los bits.
01110 0000 1000 0000 = $70 $80
24

25. IMPLEMENTACION DEL CIRCUITO COMPLETO
Figura 26. Esquemático en Proteus (fase prueba)
Como se puede observar en esta captura al cargar los datos en el DDS se observa como
los leds de estado se encienden o apagan en función de si llega señal de reloj, se carga el
dato o se activa el enable. Se puede observar como el reloj esta activo ( azul ), se esta
cargando un 1 ( verde ) y el enable esta activa [a nivel bajo] ( violeta ).
Una vez tenemos todos los elementos interconectados es el momento de generar nuestro
layout mediante el cual podremos generar nuestra PCB.
Dentro del mismo software utilizado también tenemos la herramienta Layout con la cual
a partir del esquemático anterior podemos generar nuestro layout, obteniendo
finalmente el siguiente diseño.
Una vez hemos comprobado que funciona correctamente nuestro circuito, le
introducimos en DDS en el lugar donde se encuentran los leds.
25

26. Figura 27. Esquemático en Proteus (fase final)
Al no encontrar los símbolos del DDS y del Modulo Oscilador 30MHz, hemos colocado
en su lugar unos dispositivos con el mismo número de pines.
Como paso final, generamos el layout de nuestro diseño.
Figura 28. Layout sistema completo
26

27. IMPLEMENTACION REAL
Para llevar a la realidad nuestro diseño disponemos de herramientas ofrecidas por el
fabricante.
AD9851/FSPCB => placa de evaluación del AD9851 precio: 400 $
Figura 29. Kit evaluación AD9851
Esta placa la podríamos utilizar al principio de nuestro diseño para poder evaluar la
potencia de trabajo del dispositivo.
Como ya hemos mencionado antes, también disponemos de herramientas on-line para la
caracterización del dispositivo, así como de placas de evaluación para poder configurar
y trabajar con el PIC de la formas más optima posible.
A la hora de la construcción del circuito, necesitaríamos un quemador (programador) de
PICS para cargar el programa en el PIC, una buena opción sería introducirle un
BOOTLOADER, el cual solo ocupa 1K de memoria y nos permitirá cargar nuevos
programas en el PIC sin necesidad de desmontarlo del zócalo haciéndolo a través del
ICSP (In Serial Circuit Programming), consiguiendo gracias a sus pines poder cargar
desde el ordenador al PIC directamente, de esta forma ahorraríamos el coste de adquirir
un dispositivo externo de carga (quemador/programador).
27

28. CONCLUSIONES
Con este trabajo hemos hecho un recorrido por todos los pasos del diseño de un sistema
electrónico complejo ( necesidades de nuestro sistema, diseño, búsqueda de
componentes, implementación, simulación y layout).
Por otro lado hemos aprendido a programar un PIC y a integrarlo dentro de nuestro
sistema, así como a manejar el lenguaje de programación Basic necesario para la
programación.
Hemos descubierto la plataforma Proteus que incluye ISIS ( esquemáticos) y ARES(
layout), el cual sirve para múltiples aplicaciones en el entorno electrónico
convirtiéndose en una herramienta muy útil para nuestro futuro profesional.
También hemos estudiado los recursos que nos ofrece el fabricante del AD9851,
herramientas de diseño, placas de prueba.. etc., las cuales pueden ser de gran ayuda para
la implementación real del sistema.
Consideramos que este trabajo ha sido muy interesante y nos ha ayudado a comprender
la complejidad que tiene llevar a la práctica este tipo de diseños. Por otro lado también
nos hemos dado cuenta de que disponemos de los conocimientos suficientes para poder
traerlo a la realidad.
28

29. BIBLIOGRAFIA
Wikipedia. www.wikipedia.com
Analog Devices www.analog.com
Youtube www.youtube.com
Proteus page www.labcenter.co.uk
Selección de componentes www.rs-online.com
Catálogos de los diferentes dispositivos.
Apuntes “Sistemas Electrónicos de Comunicaciones”
29

30. 30