増刊

すぐ使える

夢の発振器誕生！
20ＭHzまで1Hzきざみでピターッ！ ほしい波形が一発で！

ディジタル周波数
シンセサイザ基板［ＤＤＳ搭載］登地 功 / 石井 聡 / 山本 洋一ほか 著
高速OPアンプ（110MHz@G ＝1倍）
AD8051ダイレクト・ディジタル・シンセサイザIC（DDS）
最高クロック周波数75MHz，最小ステップ0.2794Hz.AD9834

水晶発振器
75MHzの正確なクロック信号をDDSに供給.2725T

水晶振動子

フィルタ回路NX3225GA-12MHz

DDSの出力信号から必要な周波数成分を取り出す

リニア・レギュレータ
5Vを3.3Vに変換してDDSに供給.ADP151

USBコネクタ
パソコンから5Vと制御信号を入力

USBマイコンパソコンと通信してDDSをコントロールする.PIC18F14K50
ールする.PIC18F14K50

CD-ROM
CD
C
D
D-RO
D-ROM
RO
ROM
ROM

PICマイコンの書き込み器インターフェース
器インターフェース
トラ技DDSスーパーキット
DDS-001T(別売)
液晶ディスプレイ

ベース基板スペック50Hz〜20MHz

周波数分解能1Hz

出力（50Ω負荷）

DDS
付属基板
搭載部
ログ・アンプ
基板

項 目
出力周波数

アッテネータ基板

約3dBm＠1MHz
約0dBm＠20MHz

帯域内スプリアス−40dBc以下

高調波−30dBc以下

位相雑音−125dBc/Hz以下（10kHzオフセット） ＠10MHz
電源

DC5V

最低動作電圧

4.3V

消費電流

約45mA

寸法

76.2 × 25.4mm

編集部

付属 CD-ROM の内容に一部（プレゼント情報）誤りがあります．仕上げ部品セット（DDS-002T）のプレゼントはありません．訂正してお詫びいたします．

〈編集部〉

アナログ・デバイセズのプレゼント・キャンペーン

1
応募いただいた方全員に，AD5933YRSZをおひとり様に 1 個，さらに抽選で 20 名様に評価ボード（写真 A）をプレゼントします．
AD5933 は，DDS を信号発生機能として応用し，測定対象のインピーダンスを高精度に計測できる複合型 IC です．27 ビット NCOの DDS（最大 100kHz の測定電流出力）と1MSps，12 ビット A-D コンバータを内蔵しています．

写真 A
インピーダンス計測 IC AD5933 の評価ボード

23

ベース基板に搭載されているリニア・レギュ

DDS 付属基板に採用した高速レール・ツー・

レータ IC ADP7104 を応募者全員（おひとり様 3 個）

レール出力 OP アンプ AD8051 と，ロー・ノイズにプレゼントします．

（1nV/ Hz）で高速なレール・ツー・レール出力 OP

ADP7104 はロー・ドロップアウトの高性能なCMOS リニア・レギュレータです．3.3 〜 20V の入アンプ ADA4897 を，ご応募いただいた方全員に，3 個（計 6 個）ずつプレゼントします．

力電圧範囲で動作し，最大 300mA の出力電流が得られます．小型かつ高い電源電圧変動除去特性，ロー・ノイズ特性をもち，わずか 1μF のセラミック・コンデンサで，優れたライン・レギュレーションおよび負荷過渡応答性能を実現できます．
ADP7104 は，7 種類の固定電圧出力の製品と可変電圧出力の製品が供給されています．

6 読者プレゼント● ご注意
プレゼントは，付属 CD-ROM 内でリンクされたキャンペーン・ページから応募できます．
準備数に達し次第，プレゼント・キャンペーンを随時終了させていただきます．

アンケートにご協力ください
同梱のアンケートに回答いただき，編集部までお寄せください．基板付き書籍やキットの企画立案の参考とさせていただきます．プレゼント応募締切は 2013 年 1 月 20 日です．当選は発送をもって代えさせていただきます．

ダ イ
ク ン
シ トョ ロン1● ご注意
お預かりしたお客様の個人情報は，アナログ・デバイセズ/マイクロチップ・テクノロジーの規定に則り，同社，同社の正規販売代理店，同社の委託企業が厳正な管理の下で保管します．その情報は，同社および正規販売代理店のセールス /マーケティング活動に利用させていただきます．

2435（3 名様，提供 アナログ・デバイセズ）（5 名様，提供 マイクロチップ・テクノロジー）

4567

写真 C USB PIC MCU 開発キット DV164139

写真 B 最高 100MHz 出力の DDS AD9913 評価ボード

879（1 名様，提供 P 板.com）

610（80名様，提供 マイクロチップ・テクノロジー）

11DDS基板

121314
写真 E トラ技 DDS スーパー・キット DDS-001T
写真 D PIC18F14K50（PDIP）

15

DDS 基板は付いておりません．

アンケートにご協力ください 7

第 1 部 付属基板のこと

第1章

周波数分解能 28 ビット !
夢の高性能発振器を手に入れたなら

ダ イ
ク ン
シ トョ ロン

1

DDS 付属基板でできること
登地 功 / 石井 聡

2Isao Toji / Satoru Ishii

DDS とは…
周波数や波形を作り出す回路

34

DDS は，Direct synthesis Digital Synthesizer の頭5文字を取ってできた用語です．信号をディジタル的に発生させる回路，狭義には正弦波をディジタル的に合成して発生させる回路のことで，日本語では｢ディジタル直接合成発振器｣などと言います．
DDS の動作原理は複雑なものではなく，｢ディジタ

写真 1-1 本書に付属する DDS 周波数シンセサイザ基板

6ル的に正弦波を合成しようとしたときに，素直に考え7ればこうなる｣という回路です．
写真 1-1 に，本書に付属している DDS 周波数シン定した受信回路が実現できます．

セサイザ基板の外観を示します．

8③ 電子部品の性能テスト

本書の DDS 付属基板でできること

コンデンサの容量やコイルのインダクタンスは，既知の大きさをもつ素子と一緒に接続して，信号レベルを検出することで，その値を得ることができます．

① アンプ回路の動作テスト
自作したヘッドホン・アンプなどのアンプ回路の動ションのログ・アンプ基板が必要）．

作テストをすることができます．出力波形を測定する

非常に狭い周波数範囲で周波数特性が変化する，水オシロスコープは入手できるかもしれませんが，もし晶振動子の共振周波数も，1Hz 以下の周波数分解能

入手できなくても，ヘッドホンやスピーカを接続しをもつ DDS 付属基板で適切に測定できます．

10
11て，音で確認することはできます．しかし，入力信号となる｢信号源｣はどうしても必要です．

9

この測定に DDS 付属基板が使えます（図 1-3．オプ④ 受信機の感度チェックや周波数マーカ

この信号源として DDS 付属基板を使用することが受信機（短波帯以下）が，どれほどの感度を持ってできます．周波数特性や振幅特性を確認することもでいるかを知りたいこともあるでしょう．ここで DDSきます（図 1-1）．

付属基板が使えます．

12

オプションのアッテネータ基板と，DDS 付属基板② 受信回路の製作を組み合わせて目的とする周波数を正確に発生させま受信回路（短波帯以下，あるいは一部の超音波）です．アッテネータの減衰量を変えていき，感度特性をは，受信した信号をいったん低い周波数に変換し，そ測定します（図 1-4）．周波数シンセサイザ方式ではな

こで A-D 変換や復調などの信号処理を行います．

い受信機の場合は，DDS 付属基板を周波数マーカとこのとき，受信信号の周波数を変換するには，局部1314して応用することもできます．

周波数発振器と呼ばれる周波数発生装置が必要です．
この信号源として DDS 付属基板が使用できます（図⑤ アナログ回路の周波数応答テスト1-2）．DDS は非常に安定した局部周波数信号を発生

アナログ回路の実験基板などでは，周波数応答特性させることができるので，周波数ドリフトのない，安をチェックして，予定通りの性能が出ているかどうか

15

本書の DDS 付属基板でできること 9図 1-1 アナログ回路のテストに…

図 1-2 受信回路の信号源として…

図 1-3 電子部品の性能テストに…

10 第 1 章 DDS 付属基板でできること

ダ イ
ク ン
シ トョ ロン123
図 1-4 受信機の感度チェックに…

45678

図 1-5 アナログ回路の周波数応答のチェックに…

9101112131415

図 1-6 モータ駆動の実験に…

本書の DDS 付属基板でできること 11

を確認することは非常に重要です．周波数応答をす．分周比を変えることで目的とする出力周波数を作チェックすれば，そのアナログ回路で異常発振が生じり出す回路です．

る危険度などを予測することもできます．

このほかにも，いくつもの信号をミキサで合成する

ここでも DDS 付属基板が使えます（図 1-5）．ただことによって狙った周波数を作り出すシンセサイザもし，オプションのアッテネータ基板を使って信号を減あります．

衰させ，実験基板を規定の振幅範囲で動作させて，さDDS は，目的とする信号のディジタル・データをらにログ・アンプ基板で信号レベルを対数圧縮する必ディジタル回路で直接生成します．ただし，ディジタ要があります．

ル回路だけではアナログ信号を出力することはできませんから，最後に合成したディジタル信号をアナログ⑥ モータ駆動の実験信号に変換する D-A コンバータが必要です．

三相同期モータを可変速で精密に速度制御したいこ

図 1-8 に，DDS 周波数シンセサイザのブロック図ともあるでしょう．ここに DDS 付属基板が使えます．

を示します．

この場合は，DDS 付属基板が 3 枚必要です（図 1-6）．

前述したように，DDS は信号発生回路の一つです

3 枚それぞれの信号出力位相を 120 °ずつずらしてが，ここで PLL や LC 発振器，水晶発振器などの信モータを制御しますが，DDS なら非常に正確な位相号発生回路と比較して，その特徴を整理してみます．

差を発生させることができます．3 枚の DDS 付属基板を同期させるための改造が必要ですが，スムーズな（1）周波数安定度が高い速度制御が実現できます．

周波数の安定度が基準クロックの安定度で決まると〈石井 聡〉

ころは，PLL シンセサイザと同じですが，DDS は基準クロックの周波数が安定している水晶発振器を使え

ディジタル周波数シンセサイザ
DDS はここがいい!

ば，水晶発振器と同じ周波数安定度が得られます（図1-9）．

電子回路で｢シンセサイザ｣といえば，一般的には周（2）16 〜 48 ビット! 周波数分解能が高い波数や波形を合成して作り出す回路のことを言いま設定できる周波数データは，16 〜 48 ビットくらいす．よく知られているのは，PLL 周波数シンセサイです．ビット数を増やすことができるので，周波数分ザでしょう．図 1-7 に PLL 周波数シンセサイザのブ解能を非常に高くすることが可能で，数ｍ Hz から数ロック図を示します．

μHz で周波数を可変できます（図 1-10）．周波数設定

これは基準周波数を分周した周波数と，出力周波数レジスタが 48 ビットの DDS では，基準クロック周を分周した周波数を一致させるフィードバック系で波数が 1GHz でも数μHz の分解能で周波数を設定す

基準周波数

ループ・フィルタ

位相比較器

fr

VCO
出力
fout ＝ N ・fr

P.D分周器foutN

1/N

図 1-7 周波数シンセサイザといえば「PLL」が思い浮かぶかもしれないけれど…

●

アドレス生成カウンタ

〜

Q0〜〜

Q 15クロック入力● SINROM（正弦波ROM）
アドレス データA 15D 15

A0D0D-Aコンバータ●DDS（AD9834など）
アナログ
信号出力

図 1-8 夢の周波数シンセサイザ「DDS」が誰でも使える時代になっている!

12 第 1 章 DDS 付属基板でできること

ダ イ
ク ン
シ トョ ロン

12345
図 1-9 周波数安定度が高い

678910
図 1-10 周波数分解能が高い

1112131415
図 1-11 周波数の可変範囲が広い

ディジタル周波数シンセサイザ DDS はここがいい! 13

図 1-12 周波数の可変範囲が広い

図 1-13 位相の切り替えが素早くできる

図 1-14 位相雑音が小さい

14 第 1 章 DDS 付属基板でできることることができます．

データを加算することで瞬間的に切り替えることができます（図 1-13）．

（3）周波数の可変範囲が広い
PLL の場合，VCO によって発振可能な周波数範囲が決まってしまい，低い周波数が必要な場合には，分周するか周波数ミキサを使う必要があります．

ダ イ
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シ トョ ロン（6）位相雑音が小さい
PLL の場合，基準周波数と VCO の位相雑音の両方1が出力信号の位相雑音に大きく影響します．DDS の

DDS の最低出力周波数は周波数分解能と同じなの場合，出力信号の位相雑音に影響するのは，基準クで，MHz オーダの周波数から，mHz やμHz といっロック信号の位相雑音が支配的で，それ以外のディジた低周波を直接発生させることができます（図 1-11）．

タル系や D-A コンバータの影響などは比較的小さく2なります（図 1-14）．

（4）周波数の切り替えが素早くできて，信号に途切れがない
PLL は，周波数を変化させたときの応答がルー

3―＊―● 欠点もある…スプリアスやノイズがやや多い

プ・フィルタの過渡応答特性で決まるので，瞬間的にDDS のスプリアスは，動作原理的に発生するもの周波数を切り替えることができません．また，周波数の他に，D-A コンバータの非直線性で相互ひずみとを切り替えたときにオーバーシュートが発生して，規して発生したり，クロックその他のディジタル系の漏定の周波数範囲からはみ出すことがあります．

れなどがあって，レベルは比較的大きくなります．

DDS の場合は，周波数の切り替えは瞬間的で，波D-A コンバータを使っていますから，SN 比は理論形は途切れず連続的に変化します（図 1-12）．ただし，的な量子化雑音レベルより良くなることはありませ

つなぎ目でスペクトルは少し広がります．

ん．したがって，不要なスプリアスやノイズを取り除456くために，フィルタが重要です．

（5）位相の切り替えが素早くできる
周波数と同様に，出力信号の位相も位相レジスタの〈登地 功〉

789101112131415

ディジタル周波数シンセサイザ DDS はここがいい! 15

法などにつきましては以下のホームページをご覧下さい．
http://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/MTR/MTRZ201209.htm
http://www.cqpub.co.jp/order.htm

すぐ使える

すぐ使える ディジタル周波数シンセサイザ基板［DDS搭載］

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法増刊

このPDFは，CQ出版社発売の「すぐ使える ディジタル周波数シンセサイザ基板[DDS搭載]」の部 本です．

夢の発振器誕生！
20ＭHzまで1Hzきざみでピターッ！ ほしい波形が一発で！

ディジタル周波数シンセサイザ基板［ＤＤＳ搭載］06664-9

L○-2012.10/20

定価4,200円 本体4,000円

雑誌