ダイレクト デジタル シンセサイザーの制御回路

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ＤＤＳの導入

　周波数変動のないＶＦＯを作りたい!!の思いは自作ハムなら誰しも持つことでしょう。
私も同じ考えを連綿と持ちつづけて来ました。


　色々試みた末、この問題は随分の努力をしてある程度までは目標に近づいても、根本的解決は非常に遠い所にあると認識するようになりました。

　ＤＤＳが出現して、猛烈ハムのＯＭがＲＯＭにサインウエーブのデーターを書きこんで、マイコンの制御で読み出してＶＦＯを製作された記事をＣＱ誌で読んで、到底追随の出来ない凄さに呆然としたことがありましたけれど、いつかは私にも手におえるデバイスが出現しそうだ!!と希望を涌かせたことがありました。

　私も仕事が忙しくなり、転勤があったりして５年余りのブランクを経て定年を迎え一息つき、さて何で遊ぼうかと思ってトラ技誌をパラパラめくっていましたら　これはショック　秋月電子の広告欄にＤＤＳキットが掲載されているではありませんか。猫がまたたびに飛びつく様に前後も考えず早速入手し組み上げました。

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ＤＤＳキットを調べました

　キットの詳細を知らないまま購入し、説明書通り組み上げて動作させてから、どのように加工して使うかを考えました。

1. ＤＤＳキットとは別にＤＤＳプラスキットがあって、このＤＤＳプラスキットに組み込まれているＰＩＣマイクロプロセッサがＤＤＳ ＬＳＩをシリアル制御します。
   
   
2. ＤＤＳプラスキットを購入すると、付属している水晶発振器を使用して１ステップ１Ｈｚ単位から周波数制御が可能になります。
   
   
3. ＬＥＤディスプレイで、出力周波数が上位，下位，４桁づつ表示できます。
   
   
4. RIGHT,LEFTと名のついた２つのボタンがあります。
   
   • 押すたびに７セグメントＬＥＤ周波数表示器のブリンクが右，左とシフトします。
     
   • ブリンクが１番左の時は１ステップ10MHz、１番右の時は１ステップ1Hz変化します。
     
   • 現在１ステップの変化が何Ｈｚの桁なのかを、周波数表示ＬＥＤがブリンクして知らせてくれます。
     
   • このボタンスイッチをＤＤＳキットではタクトスイッチと称しています。　
     
   • この機能は、私のＶＦＯにとって非常に有効な機能でした。
   
   
5. 接点式のロータリーエンコーダが付属していて、これを回転させて周波数をアップ，ダウンします。
   
   • 私は重いつまみをつけてビュンビュン回したので、１日で接触不良となりました、無理もありません私の方が無茶をしたからです。
     
   • 通信機のダイアルにするには無接点式のロータリーエンコにするなり、最初から何らかの考慮をする必要があります。
     
   • どのぐらいのパルス速度（周波数）まで応答するかを調べましたら、１００Ｈｚ程度迄なら応答してくれました。

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ＤＤＳキットをＶＦＯに組み込む

ＤＤＳの性格が判りましたのでどのようなＶＦＯにするかが決まりました
パネル面コントローラーの写真でほとんどお判りいただけるでしょう

1. ＤＤＳプラスキットの入出力端子と機能
   
   • ロータリーエンコーダー入力端子　　　RA 1(周波数UP),　　RA 0(周波数DOWN)の2端子
     
   • 1ステップで変化する周波数桁設定端子 RA 3(Right Shift), RB 0(Left Shift)の2端子
     
   • 周波数表示ＬＥＤへの出力端子 　　　11端子(設定された周波数桁がブリンクする)
   
   
2. 周波数制御はプッシュボタンでＵＰ，ＤＯＷＮすることにし、ロータリーエンコーダー入力端子に低周波発振器からパルスを送り込むようにしました。
   
   
3. キットに付属している周波数表示器はパネルに出すと、現在送受している周波数と無関係なものを表示することになるので、出さないことにしました。
   
   
4. 1ステップで変化する周波数桁をタクトスイッチで選択する必要がある。
   また現在1ステップいくら変化するのか知る必要がある。
   上記した２つの必要事項から
   
   • 周波数表示器の出力からブリンクの情報を取り出し、操作パネル上に設けた４つのＬＥＤのうち選択された桁をブリンクして、現在位置を表示させました。
     
   • 右，左の端ではタクトスイッチを押してもそれより外へはシフトしないように動作を制限しました。
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5. 電源は＋５Ｖが手近にないので自蔵する必要がありました。
   
   
6. 電源ＯＮで自動的に７.３ＭＨｚ(50.15MHz)が立ち上るようにしました。
   
   
7. 私にマイクロプロセッサの制御プログラムが作れるものなら、ＰＩＣマイコンを使ってコンパクトな制御器が出来上がったことでしょうが、私にはその勉強が全く出来ていないので、オーバーなことになるＣＭＯＳロジック回路を作って制御するしか方法がなく、それでもＤＤＳの魅力に引かれ覚悟して製作しました。
   ＣＭＯＳロジック回路も考え始めると、頭の体操みたいで面白く、結構楽しめました。
   
   
8. 参考資料は　ＣＱ出版社刊　’９６最新７４シリーズＩＣ規格表’です。
   
   
9. ＲＩＴ操作は受信時トランシーバーのＶＦＯを使うことにし、トランシーバー本体にリレー切換回路を設けました。
   

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回路図の説明

　ＣＭＯＳロジック回路は色々な機能を持つＩＣが存在して選択の自由度があり、コンピユータほどではないにしても、回路を考えるとき個性に大きく左右される面白さもあり、私のような融通の利かない頭で考えた回路など参考にもなりませんが、ざっと説明します。

1. 回路図右上部について
   
   • 右端にＤＤＳプラスユニットの制御入力部があります。端子の数字はＰＩＣマイコンのピンナンバーです。
     
   • ６番,７番ピンはロータリーエンコのパルス入力です。
     
   • ７番ピンには周波数ＵＰのパルスを入力します、このとき６番ピンはグラゥンド電位又は進み位相のパルスを入力します。
     
   • ６番ピンには周波数ＤＯＷＮのパルスを入力します、このとき７番ピンはグラゥンド電位または進み位相のパルスを入力します。
     
   • ６番，７番ピンの前に３入力ＮＯＲ回路を置いて、周波数ＵＰ，ＤＯＷＮ、ステップＵＰ，ＤＯＷＮ、自動周波数セット、のパルスを入力します。
     
   • ＵＰ，ＤＯＷＮ，ＳＴＥＰの３つの押しボタンスイッチで周波数の制御をします。ＳＴＥＰボタンを押したままでＵＰまたはＤＯＷＮボタンを押すと、１ステップづつ周波数を変えることが出来ます。最小間隔は１Ｈｚです。
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2. 回路図右下部について
   
   • 右上部ＤＤＳプラスユニットの　９,１０番ピンはタクトスイッチのパルス入力です。
     このピンに１発づつパルスを入力すると、６,７番ピンに１発のパルスを入力した時の周波数変化を 1KHz,100Hz,10Hz,1Hz の４段階に選択できます。
     
   • RIGHTボタンを押すと１桁づつ低い方へシフトします。LEFTボタンを押すと１桁づつ高い方へシフトします。
     ダイヤルサーチのスピードを変えるにはこの押しボタンを押して選択します。
     
   • 左下部にＤＤＳプラスユニットの周波数表示用７セグメントＬＥＤドライブ出力ピンを並べています。
     私がここから必要とする情報は、現在どの桁がブリンクしているか、と言うことです。
     
   • 15,16,17,25番ピンは４個ある表示器のコモンです、22,24番ピンはセグメントの一部です、この６箇所で点灯情報はすべて得られます。
     
   • 点灯情報はフォトトランジスタで受けてRetriggerable Single Shotマルチ 74HC123でブリンクしている桁を検出し、パネルのＬＥＤをブリンクさせています。
     
   • 更に タクトスイッチを数多く押しすぎても、これ以上の桁へ行かないよう、右限と左限はもう一つマルチを入れて動作を制限しています。
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3. 回路図左上部について
   電源ＯＮ時の自動周波数セット回路です。
   
   • ５０Ｈｚの低周波発振器出力をカウンター 74HC193 に入れ、BCDコードの出力を、BCD to DECIMAL Ｄecoder 74HC42 を２個ならべて１６個のパルスを取り出して、周波数ＵＰ入力と桁移動入力（タクトスイッチ）に順次に加え７.３ＭＨｚにセットします。
     
   • ＤＤＳプラスユニットは電源ＯＮで１ＭＨｚで立ち上るようにプログラムされているので、あと６個のパルスがあれば７ＭＨｚが出ます、次の１個のパルスでタクトスイッチを１桁下げ、その次の３個のパルスで３００ＫＨｚをセットして、７.３ＭＨｚがセットされます、その次の３個のパルスでタクトスイッチの桁を1００Ｈｚに下げ、残りの１パルスで５０Ｈｚ発振器をストップし１１７Ｈｚ発振器に切り換えます。
     
   • 自動周波数セット時、発振器周波数を５０Ｈｚにする理由は、１１７Ｈｚでは動作がやや不確実になるためです。ＵＰ,ＤＯＷＮサーチ時は１１７Ｈｚで充分応答します。
     １１７Ｈｚと言う数は、ほんとは１００Ｈｚにしたかったのですが、切りのよい部品定数で作ったらこの周波数になっただけのことです。

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使 用 感 想

1. 当然のことですが、水晶発振器がクロックですから、周波数変動は全く感じられません。
   
   
2. 一番心配した飛び込みは、バンド中をサーチすると結構あります。
   読み出しクロックの一部が、周波数を変える際の組み合わせによって飛び込むものと思われます。
   ただし ほとんどは１ステップずらせば消えてしまうので、実害になりません。
   実用し始めてからこれまでに妨害をこうむったことは皆無です。
   高周波出力の同軸ラインや電源ラインには、コモンモードフィルターを挿入しているので、強力に飛び込むものが少ないためかも知れません。
   
   
3. バンドをサーチする際、ダイアル操作と同じような感覚になることが目標でした。
   操作パネルには1KHz,100Hz,10Hz,1Hzの１ステップ桁選択スイッチ（タクトスイッチ）を出し、これを100Hzのパルス発振器でドライブして、高速から低速まで適宜選択することにしたのは、ほぼ正解でした。
   
   
4. ハードロジック回路を穴あき基板に組み立てたことと、電源自蔵にしたために、大きめのものになったのがいささか辛い感じです。

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この項終り