Применение компьютерной микросхемы ICS9248-39 в радиолюбительских целях

Недавно понадобился генератор плавной частоты, работающий в участке 50...100 МГц. Границы диапазона – достаточно примерные (+/-2 МГц), форма выходного сигнала – любая, высокой стабильности частоты не требовалось. Можно было, конечно, сесть и спаять «емкостную трёхточку», но смущала большая разница между нижней и верхней границей. И тут на глаза попалась старая компьютерная материнская плата с синтезатором ICS9248-39 на борту (рис.1). А что будет, если этому частотному генератору вместо опорного кварца подать частоту с внешнего генератора? Читаю даташит – в нём указано, что входная частота может находиться в пределах 12…16 МГц. Уже неплохо.

Рис.1

Там же, в даташите, по структурной схеме (рис.2) видно, что микросхема имеет два встроенных синтезатора с фазовой автоподстройкой частоты – один (PLL2) выдаёт 48 МГц, а у второго, более высокочастотного (PLL1), джамперами «FS» (рис.3) можно выбирать выходную частоту от 66,8 МГц до 150 МГц. Так, и это хорошо – в крайнем случае, используя разные выводы микросхемы и меняя кварцы опорной частоты, можно будет дискретно выбирать нужные частоты.

Рис.2

Рис.3

Разводить печатную плату под микросхему и «обвзязку» не было никакого желания – взял ножовку по металлу и просто отпилил нужный участок от «материнки» (рис.4).

Рис.4

«Прозвонив» тестером дорожки и убедившись, что коротких замыканий нет, сравнил имеющиеся «связи» с рекомендуемым в даташите включением. Выяснилось, что отсутствует соединение между шинами питания VDD и VDDL. По рисунку из даташита (рис.5) понятно, что VDDL – это питание для CPUCLK и IOAPIC и оно должно быть +2,5 В. Ладно, пусть пока схема побудет без этого напряжения. А пока «прозванивал», часть соединений элементов срисовал на черновик (схема в более-менее нормальном виде будет чуть ниже).

Рис.5

Припаял к выводам электролитических конденсаторов провода, идущие от лабораторного блока питания 3,3 В (рис.6), подключил частотомер к выводу 26 микросхемы (на котором должна быть частота 48 МГц), включил блок питания – частотомер начал показывать примерно правильное значение (рис.7). То, что частота ниже заявленных 48 МГц – ничего страшного, просто самодельный частотомер немного уменьшает показания, а так как в данном случае это не критично, то калибровка ему не делалась.

Рис.6

Рис.7

Пришло время рисовать схему. Опираясь на даташит и подсматривая в черновые зарисовки, получилось нарисовать примерные соединения (рис.8). Строго говоря, схема не полная, но достаточная для понимания того, что и куда идёт. Вверху указан дроссель L – его левый вывод в «родном» включении шёл, скорее всего, к другому источнику питания, а в данном варианте подключен к шине VDD +3,3 В через перемычку (подача на выводы VDDL такого напряжения допустима).

Рис.8

Установка перемычки VDD-VDDL (утолщение линии на рисунке 8 вверху, слева от L) и повторное включение схемы с проверкой сигналов на выводах «24 МГц», «CPUCLK_F» и «PCICLK» подтвердило, что все задокументированные частоты присутствуют. Перестановкой джамперов FS0…FS3 возможно изменение частот «CPUCLK_F» и «PCICLK», но происходит это только во время подачи напряжения питания. Т.е. выводы микросхемы, к которым подключены джамперы, в начальный момент включения схемы работают «на опрос» и по результатам этого опроса выбирают коэффициент умножения, а потом работают только на «вывод» сигналов и сколько не переставляй перемычки, частоты не поменяются.

Изменение напряжения питания микросхемы в пределах от +2,7 В до +5,0 В никаких сбоев не выявило. Ток потребления при 2,7 В был около 55 мА, при 3,3 В – 78 мА, при 4,0 В – 90 мА, при 5,0 В – 115 мА. Температура нагрева корпуса микросхемы менялась, но не критично.

Теперь проверка с внешним генератором. Напряжение питания было выставлено 2,7 В. Кварц выпаян, а на 4-й вывод микросхемы через конденсатор ёмкостью 1000 пФ подавался сигнал напряжением около 0,5 В с генератора ВЧ. Частотомер подключен к выводу 25 («24 МГц»). Первое включение было сделано при подаче частоты 14 МГц и в результате было получено 23,45 МГц. При последующем плавном уменьшении опорной частоты генератор работал нормально и при входных 3 МГц выдавал на выходе 5,025 МГц (коэффициент умножения 1,675). При увеличении опорной частоты в большую сторону предела достичь не удалось – максимальная возможная частота у генератора ВЧ была 34,5 МГц и при ней на выводе 25 получилось 57,79 МГц.

Переключив частотомер на вывод 26 («48 МГц»), регистрировалось перекрытие частот от 10,05 МГц до 115,60 МГц (понятно, что коэффициент умножения равен 3,35).

И, конечно, интересно было посмотреть, а что там с максимально возможной синтезированной частотой. Выставив джамперами FS0…FS3 установку частоты 150 МГц на выводе 44 («CPUCLK_F») и подключив к нему частотомер, получено перекрытие от 31,41 МГц при подаче 3 МГц до 205,60 МГц при 19,64 МГц (коэффициент – 10,469). При более высокой опорной частоте сигналы на выходе микросхемы пропадали, но увеличив напряжение питания до 3,3 В удалось зафиксировать 221 МГц при 21,12 МГц на входе (рис.9).

Рис.9

Для проверки девиации выходящих частот и их спектральной чистоты синтезатор был использован в качестве гетеродина SDR приёмника. Хотя, назвать «приёмником» применённую макетно-экспериментальную плату смесителя – это слишком громко. Нет никаких фильтров на входе, чувствительность совсем плохая, для работы требуется дополнительный блок питания, но даже в таком варианте удалось принять сигналы собранного на скорую руку кварцевого генератора на полевом транзисторе и нескольких станций вещательного диапазона.

Генератор был собран на кварце 4608 кГц (рис.10), в синтезатор поставлен кварц 11059 кГц и использован вывод 25 («24 МГц»). В результате основная частота генератора попала в рабочую полосу SDR приёмника и её удалось посмотреть анализатором спектра (рис.11). Приём-передача радиосигнала осуществлялась с применением кусочков проволоки длиной около 10 см в качестве антенн и проводилась в пределах лабораторного стола (50-60 см). Программа обработки сигналов, приходящих с «железа» SDR приёмника – M0KGK SDR Transceiver 1.1, анализ спектра звукового сигнала сделан в SpectraPLUS .

Рис.10

Рис.11

На рис.12 показан SDR приёмник, настроенный на частоту 9,89 МГц – Международное Радио Китая (CHINA RADIO INTER.) В приложении к тексту есть архив с записью эфира при перестройке частоты в районе 9-10 МГц (mp3, чуть более полутора минут). В качестве антенны применялся кусок провода МГТФ (около 7 метров), брошенный из окна квартиры на растущее рядом с домом дерево.

Рис.12

Андрей Гольцов, г. Искитим

Теги:

• SDR