Обзор DDS-генератора GK101

В данном обзоре будет рассмотрен DDS-генератор GK101 выпускаемый Китайской компанией Gingko и свободно продающийся на AliExpress (ссылка на лоты) и других интернет-площадках. Приобретался этот генератор в марте 2015 года за 94$. Текущая средняя стоимость составляет в районе 100$.
Данный генератор также выпускается под названием IDSG101 от компании ITead. Является полным аналогом.

Прямой цифровой синтез DDS (Direct Digital Synthesizer) - метод, при котором выходной сигнал синтезируется цифровыми методами.

Технические характеристики GK101:

• Максимальная частота: 10 МГц (в зависимости от формы сигнала)
• Частота дискретизации: 80 Мвыб/сек
• Разрешение по вертикали: 14 бит
• Каналов: 1
• 3" цветной сенсорный (резистивный) LCD дисплей разрешением  240*400 точек, 65536 цветов.
• Стандартные формы сигналов: 15 шт. включая синус, меандр, пилообразный, треугольный, шумовой и др. 
• Возможность создания сигналов произвольной формы с количеством точек до 32768
• Встроенная память 128 МБайт
• Выходное сопротивление: 50 Ом
• Синхросигнал: 4.8В...5.2В, TTL уровни
• Питание: 4.75...5.25В DC, <400 мА
• Размеры: 116х76х26мм
• Вес: 180 г

Частотные характеристики:

• Синусоида: 1мГц ...10МГц
• Прямоугольник: 1мГц ...10МГц (симметричный), 1мГц ...1МГц (несимметричный с настройкой коэф. заполнения)
• Треугольник: 1мГц ...1МГц (настройка симметричности)
• Остальные стандартные: 1мГц ...1 МГц
• Сигналы произвольной формы: 1 мГц ...2МГц
• Разрешение: 1 мГц
• Точность 50 ppm

Амплитудные характеристики:

• Диапазон амплитуды выходного сигнала: 10мВ_пп...10В_пп
• Разрешение: 12 бит
• Диапазон смещения: ± 5 Вольт

​Фотографии коробки и содержимого:

Инструкция на английском языке. Но меню достаточно простое и все интуитивно понятно. Я быстро разобрался и без инструкции.

С одной стороны GK101 находятся 2 разъема синхронизации и выход сигнала. А с другой стороны microUSB и интерфейс расширения (UART, вход/выход триггера).

Подключим генератор к осциллографу Hantek DSO5102B (100 МГц) и сделаем замеры различных форм сигналов с разной частотой, амплитудой, смещением и т.д.

Синусоидальный сигнал

Синусоидальный сигнал 1кГц, 5В

Синусоидальный сигнал 150Гц, 2В, смещение +2В

Синусоидальный сигнал 1.888МГц, 4.66В, смещение -1В

Синусоидальный сигнал 10МГц, 5В

Прямоугольный сигнал

Генератор GK101 позволяет генерировать симметричный до 10 МГц и несимметричный прямоугольный сигнал до 1 МГц с настраиваемым коэффициентом заполнения DUTY (вкладка Duty_CYC).

Симметричный прямоугольный сигнал 18кГц, 2В

Как видим, на сигнале наблюдаются выбросы. Рассмотрим более детально:

Выброс на симметричном прямоугольном сигнале 10кГц, 5В.

Как видно из скриншота выше, амплитуда "иглы" относительно сигнала размахом 5В составляет около 1В. Наблюдается также на пилообразном, треугольном и некоторых других сигналах.

Несимметричный прямоугольный сигнал 777кГц, 4В, смещение -1В, коэффициент заполнения 85%

Симметричный прямоугольный сигнал 2МГц, 4.5В, смещение -1.5В

Симметричный прямоугольный сигнал 5МГц, 7В

Симметричный прямоугольный сигнал 9.8МГц, 5.5В, смещение -2В

Треугольный сигнал

Максимальная частота генерации треугольного сигнала составляет 1 МГц. Причем можно настраивать симметрию (параметр SYMM, вкладка Symmetry), что позволяет получить пилообразный сигнал.

Симметричный треугольный сигнал 100кГц, 10В

Несимметричный треугольный сигнал 100кГц, 10В, симметричность 22%

Остальные сигналы

Для всех остальных сигналов максимальная частота генерации составляет 1 МГц

Пилообразный сигнал 808кГц, 8В

Пилообразный сигнал (обратный) 400кГц, 5В

Синкус (кардинальный синус) 1 МГц, 7В

Шум, 100 кГц, 5В

Возрастание по экспоненциальному закону 600 кГц, 5В

Убывание по экспоненциальному закону 5.010 кГц, 5В

Синусоида 2 полуволны (положительная), 333 кГц, 1В
 

Синусоида 2 полуволны (отрицательная), 10 кГц, 4.5В

Синусоида положительная полуволна, 50 Гц, 5В

Синусоида отрицательная полуволна, 500 кГц, 5В

Функция Гаусса, 1 МГц, 8В

Режим генерации произвольных форм сигнала (Arbitrary)

В данном режиме вы можете генерировать произвольные формы с количеством точек до 32768. Более подробно о способах создания форм, их загрузке в прибор мы поговорим во второй части статьи.

Режим генерации пачки импульсов (Burst)

В данном режиме можно формировать пачки импульсов. Форма и параметры сигнала задаются в вкладке Function.

Cycle - задается длительность одного цикла
Number - кол-во импульсов в одной пачке

Поддерживается автоматическое формирование пачки и ручное, а также по триггеру. Более наглядно можно посмотреть в видео.

Генератор качающейся частоты (Sweep)

В данном режиме выходной сигнал формируется с изменяющейся по времени частотой. При этом, доступно два подрежима:
Linear - частота изменяется линейно
LOG - частота изменяется логарифмически

Параметром Start задается начальная частота, Stop - конечная, а Time - время в течении которого изменяется частота.

Утилиты (Utility)

Вкладка утилит содержит различную системную информацию и настройки. 

About - здесь содержится версия прошивки и информация параметров питания (Power Monitor)

Display - настройки цветов (Theme) и яркости LCD экрана (Brightness).

input - способ задания параметров сигнала: при помощи цифр или стрелочками.

Настройки интерфейса расширения

Калибровка - установка нуля

Калибровка - установка смещения

Банки памяти для сохранения параметров сигнала

Store - сохранить
Recall - прочитать
Clear - очистить

Внутренности генератора

В генераторе используется ПЛИС Altera MAX II EPM240T100C5N (PDF)

В качестве ЦАП применен чип фирмы Texas Instruments DAC904E (PDF) - 14 бит, 20 МГц

Контроллером выступает STM32-микроконтроллер STM32F103 работающий на частоте 80 МГц.

С другой стороны платы установлена микросхема RAM памяти IS61WV6416BLL (PDF)

Выводы

За свою цену GK101 - на мой взгляд довольно таки неплохой прибор. По крайней мере, в районе 100$ я не нашел достойных конкурентов. Более того, по некоторым параметрам он обходит даже стационарные DDS-генераторы стоимость по 150-200$.

Во второй части статьи и видео мы рассмотрим процесс обновления прошивки, а также создание произвольных форм сигнала: необходимый софт, ссылки, процесс создания, загрузка и генерирование форм.

Если вам необходимо протестировать какие-либо формы и параметры сигналов - то пишите параметры, постараюсь протестировать и прикрепить фотографии.

В архиве ниже - отсканированный мною мануал, который шел с генератором.

http://cxem.net/review/review15.php