Někdy v září nebo říjnu loňského roku jsem začal s prvními pokusy s integrovaným obvodem SA5351A. Jde o oscilátor stabilizovaný fázovým závěsem, programovatelný po I2C sběrnici. Jako reference se používá krystal 25MHz nebo 27MHz.

Než se dám do popisu mého oscilátoru k CW QRP TRXu, tak jen poznámka k tomu integrovanému obvodu SI5351A.
Na internetu je nejčastěji informace o jeho kmitočtovém rozsahu 8kHz až 160MHz (na jednom českém Adruino-shopu dokonce 8kHz-150MHz). Většinou to píší "obchodníci" kteří si ani nezjistí, co vlastně prodávají. (Bohužel, tak už to na internetu chodí, že někteří opisují i s hrubkami.) Podle datasheetu výrobce je rozsah 2,5kHz-200MHz. Dolní limit jsem nemohl vyzkoušet, ale mám to vyzkoušeno od 5kHz, horní limit funguje bez problémů. Dokonce jde nastavit i kmitočet vyšší, vyzkoušel jsem u jednoho kusu až 250MHz. Samozřejmě jde o nezaručenou hodnotu a nevím, jak to může ovlivnit jiné parametry signálu. Docela se o tom rozepsal Hans Summers, G0ULP - Fakta a mýty o SI5351a.

---

---

---

V jednom z minulých článků jsem popsal první (nultou) verzi VFO k CW QRP transceiveru ve formě předního panelu. Toto VFO je celkem použitelné, ale k dokonalosti mu hodně chybí. V praktickém provozu je asi nejslabším článkem mechanický rotační enkodér s 20ti pulzy na otáčku. Chceme-li dostatečně jemné ladění (10Hz/pulz) je ladění velmi pomalé (200Hz/otáčku). Chceme-li alespoň 2kHz na otáčku ladicího knoflíku, vychází nám krok ladění 100Hz, což je zase velmi hrubé. Naprogramoval jsem tam sice možnost přepínání ladicího kroku 10Hz/100Hz/1kHz, ale v praktickém provozu to není příliš pohodlné. Navíc mám pocit, že ten nechanický enkodér moc dlouho nevydrží.

---

---

Již v době, kdy jsem zveřejnil tuto (nultou) verzi jsem testoval verzi další, nazval bych ji ver.0.0.1. Místo alfanumerického LCD displeje jsem použil mnohem menší grafický oled display 128x64 bodů. Do něj se data posílají po I2C sběrnici, tedy stejně jako do oscilátorového intergrovaného obvodu SI5351A. Destičku modulu s SI5351A jsem mechanicky umístil kolmo k základní desce, což ušetřilo mnoho místa. Rovněž filtr (dolní propust) jsem umístil na samostatnou destičku, připájenou kolmo k základní desce. Díky malému displeji a uvedené úspoře místa jsem mohl desku VFO ve formě subpanelu zmenšit na rozměry přibližně 10x4cm (přesně 102x38mm). Popravdě, ty rozměry jsou již příliš malé a docela špatně se to ovládá. Příští verze bude zase o něco větší. Na druhou stranu se tím dost podstatně zvětšila hloubka celé sestavy, zvláště, když jsem filtr připojil přes konektor (viz fotografie).

Schéma VFO ve vyšším rozlišení	DPS zepředu	DPS zezadu

Jednočip na ovládání jsem použil Atmega328PB, protože jsem jich pár koupil levně na ebay.com z Německa (rozpočítáno asi 50Kč za kus vč. poštovného). V podstatě by bylo možné použít jakoukoliv verzi Atmega328 (žádnou z nových funkcí 328-PB nevyužívám). Používat verze s menší pamětí (třeba Atmega168, Atmega88) se mi zdá nevýhodné, protože bývají paradoxně dražší.

Schéma filtru ve vyšším rozlišení	filtr DPS zepředu	filtr DPS zezadu

Ladění tlačítky Up/Down

V této druhé verzi (ver: 0.0.1), kterou popisuji v tomto článku jsem vyzkoušel ladění tlačítky Up/Down. Po nějaké době testování různých variant jsem skončil s takovýmto nastavením:

• základní ladicí krok: 20Hz
• krátké podržení tlačítka : cca 4 pulzy za sekundu
• delší podržení tlačítka : cca 50 pulzů za sekundu -> 1kHz/sec

• rychlý ladicí krok: 100Hz (indikováno inverzním zobrazením RX kmitočtu)
• krátké podržení tlačítka: cca 4 pulzy za sekundu -> 400Hz/sec
• delší podržení tlačítka: cca 50 pulzů za sekundu -> 5kHz/sec

Stále laboruji s časem, po kterém dojde ke zrychlení, tedy po kolika "pomalých" pulzech začnou "rychlé" pulzy. Zatím mi jako optimální připadá 4 nebo 5 pomalých. Asi by to také chtělo u kroku 100Hz ty "rychlé" pulzy zpomalit.

VFO v porovnání s 9V baterií	Displej zblízka	Osazená deska zezadu bez destičky filtru

RIT je opět pomocí potenciometru

RIT, tedy rozladění přijímače oproti vysílači jsem zatím ponechal stejné jako v minulé verzi. RIT je tedy pomocí potenciometru připojeného na AD převodník. Krok rozladění je 10Hz a lze nastavit rozsahy 640Hz, 850Hz, 1020Hz nebo 1280Hz. AD převodník v Atmega má 10 bitů, tedy 1024 hodnot. Při kroku 10Hz bychom tedy teoreticky mohli mít rozladění až +/- 5120Hz. Bohužel, díky teplotní nestabilitě, šumu a obyčejnému potenciometru (úhel otočení asi 270 stupňů) by jeho nastavení bylo docela nestabilní. Plánuji, že v příští verzi použiji na RIT ten mechanický rotační enkodér 20 pulzů/otáčku. Připadá mi, že pro tento účel bude jeho využití vhodnější než jako hlavní ladicí knoflík.

Co se dá nastavit pomocí 4 tlačítek

VFO ve formě předního subpanelu je navrženo pro jednopásmový CW transceiver. Kromě dvou tlačítek ladění Up/Down (BT1 a BT2) a již zmíněného potenciometru pro RIT jsou tam ještě další dvě tlačítka, BT3 a BT4 a místo pro další potenciometr VF attenuátoru.

V režimu kalibrace 25MHz oscilátoru	V režimu volby pásma	V režimu nastavení MF	pásmo 40m, zapnut RIT

Funkce tlačítka BT1:
• krátký stisk: ladění nahoru 20Hz nebo 100Hz rychlostí 4 pulzy/sec
• delší podržení: ladění nahoru 20Hz nebo 100Hz rychlostí 50 pulzů/sec
• v režimu nastavení pásma krokuje pásma nahoru
• v režimu nastavení MF krokuje kmitočet nahoru(1MHz, 100kHz, 10kHz, 1kHz, 100Hz, 10Hz)
• v režimu kalibrace 25MHz krokuje kmitočet nahoru

Funkce tlačítka BT2:
• krátký stisk: ladění dolů 20Hz nebo 100Hz rychlostí 4 pulzy/sec
• delší podržení: ladění dolů 20Hz nebo 100Hz rychlostí 50 pulzů/sec
• v režimu nastavení MF krokuje kmitočet dolů (1MHz, 100kHz, 10kHz, 1kHz, 100Hz, 10Hz)
• v režimu kalibrace 25MHz krokuje kmitočet dolů
• podržení při zapnutí: odskok do kalibrace 25MHz

Funkce tlačítka BT3:
• krátký stisk: přepíná krok ladění 20Hz/100Hz
• delší podržení: uloží aktuální RX kmitočet a nastavený rozsah RIT
• podržení při zapnutí: Nastavení KV pásma (BT1 krokuje pásma, BT4 uloží)
• v režimu kalibrace 25MHz Escape. (opustí kalibraci bez uložení)

Funkce tlačítka BT4:
• krátký stisk: zapíná/vypíná RIT
• delší podržení: přepíná rozsah RIT
• podržení při zapnutí: Nastavení MF kmitočtu
• ve všech režimech "podržení při zapnutí" uloží nastavené hodnoty

Kalibrace referenčního krystalu:

Krystal 25MHz na čínském modulu SI5351A nebývá příliš přesný. Běžně bývá mimo o několik stovek Hz. Na jednoum kusu jsem naměřil rozdíl skoro 1,5kHz. V oscilátoru řízeném jednočipem to vyřešíme tak, že pro výpočty použijeme skutečný, změřený kmitočet a ne jmenovitých 25,000000MHz. Podržením tlačítka BT2 při zapnutí program v jednočipu nastaví na výstupu VFO (clk0) 25MHz. Zároveň na displeji zobrazí 25000000. Na výstup (před filtrem) připojíme přesný čítač. Kmitočet měříme a pomocí tlačítek BT1 a BT2 nastavíme na displeji čítače přesně 25000000Hz. Tlačítkem BT4 to uložíme. Pokud bychom se do režimu kalibrace dostali nechtěně, tlačítkem BT3 (Escape) ho opustíme bez uložení.

Nastavení pásma:

Podržením tlačítka BT3 při zapnutí napájení skočíme do nastavení pásma. Následně tlačítkem BT1 krokujeme pásma od 160m do 10m (včetně 60m), jde to pořád dokola. Defaultně jsou nastaveny QRP kmitočty jednotlivých pásem. Tlačítkem BT4 se to uloží a vyskočí.

Nastavení MF kmitočtu:

Podržením tlačítka BT4 při zapnutí napájení skočíme do nastavení MF kmitočtu. Tlačítky BT1 a BT2 nastavujeme kmitočet. Tlačítkem BT3 měníme krok ladění od 1MHz do 10Hz. Tlačítkem BT4 se to uloží a vyskočí. Musíme nastavit střed MF filtru. Je možné nastavit zápornou hodnotu kmitočtu MF. Pokud nastavíme MF=0Hz, můžeme VFO použít pro přímosměšující přijímač.

Filtrování výstupního signálu:

Pokud jde o parametry VF výstupního signálu, platí vše, co jsem napsal v článku k minulé verzi. Na zapojení výstupu z SI5351A se prakticky nic nezměnilo. Pouze filtry (pro VFO a BFO) jsou na samostatné destičce. Tahle destička je zrcadlově symetrická, takže pokud využiji pouze jeden výstup - VFO (protože BFO je dáno krystalem na desce TRXu), je možné ji osadit na dvě pásma a otočením v konektoru "přepínat" pásma.

Schopnost BK provozu (QSK):

Aby nemohl TRX produkovat kliksy tím, že oscilátor mění kmitočet ještě těsně po zaklíčování, udělal jsem klíčování "skrz procesor", stejně jako v minulé verzi. Jak PLL oscilátor SI5351A, tak grafický displej jsou připojené po I2C sběrnici. Každá periferie má svoji adresu, kterou se rozlišuje, kam procesor posílá data. Měl jsem docela obavy aby to stíhalo RX-TX přepínat dostatečně rychle. Proto jsem využil grafického displeje a jak RX tak TX kmitočet zobrazuji trvale.

Při zaklíčování (uzemnění jednoho vstupního pinu procesoru) se vypočítají data pro TX kmitočet (ignoruje se nastavení RIT) a pošlou se do SI5351A. Pak se nějakým výstupním pinem sepne klíčovací tranzistor. Při uvolnění klíče se rozepne klíčovací tranzistor a naladí se opět RX kmitočet. Oproti minulé verzi tedy odpadlo přepínání zobrazování RX-TX kmitočtu. Celé klíčování se tím docela zrychlilo. Až do 60 WPM se mi nepodařilo navodit stav, kdy by se VFO nestíhalo přelaďovat a klíčovat. Nicméně, já takové rychlosti nezvládám a tak nejsem schopen posoudit, jak "hezké" to klíčování je. Rychlosti vyšší než 60 WPM nemám jak vyzkoušet. (V minulé verzi to bylo nad 48 WPM nepoužitelné).

Stejně jako minulá verze to má ještě mnoho "much" a tak vývoj pokračuje.

Plány do další verze:
• návrat k větším rozměrům desky
• ladění optickým rotačním enkodérem (alespoň 200 pulzů na otáčku)
• RIT pomocí mechanického rotačního enkodéru
• atenuátor pomocí (PIN) diod ovládaných napětím z DA převodníku (PWM)
• kmitočet BFO vypočítat v závislosti na nastaveném MF kmitočtu a zvolené výšce tónu (zázněje)
• možná elektronický dvoupádlový klíč (nápad Jirky ok1ol)

Jarda, ok1hdu