Si4713 Evaluation Board
Wersja 1.0 platformy to prototyp, który prawdopodobnie będzie wymagał poprawek w konstrukcji oraz obwodach drukowanych. Można ją sobie wykonać, jednak zaleca się wstrzymanie do czasu wychwycenia wszystkich błędów popełnionych przy projektowaniu prototypu.
Czym jest Si4713 Evaluation Board?
To oparta o mikrokontroler ATmega 328 platforma rozwojowa dla modułu kompatybilnego z Adafruit Stereo FM Transmitter. Składa się z trzech podstawowych bloków: zasilania, cyfrowego oraz radiowego. Blok zasilania składa się z prostownika, filtrów tętnienia oraz stabilizatorów liniowych. Blok cyfrowy to zgodna z Arduino implementacja mikrokontrolera ATmega 328 w obudowie DIP z rezonatorem kwarcowym przyjaznym dla szybkich transmisji UART. Zawiera również zintegrowany moduł komunikacyjny oparty o układ FT232RL. Blok cyfrowy wyposażono także w implementację zewnętrznych pamięci nieulotnych EEPROM oraz SRAM/EEPROM oraz układ RTC z podtrzymaniem. Blok radiowy składa się z modułu Si4713 oraz stopnia końcowego z separatorem. Zawiera także pośredni filtr pasmowo przepuszczalny dla częstotliwości 87.5 – 108 MHz oraz wyjściowy filtr dolnoprzepustowy. Platforma pozwala na elektroniczną konfigurację GPIO umożliwiającą na korzystanie z wybranych przerwań przy komunikacji z układem Si4713, przy pojawianiu się i zaniku zasilania USB a także przy korzystaniu z wbudowanego przycisku typu TACT, dla którego przewidziana została dodatkowo konfiguracja zakończenia oraz podciągnięcia zarówno pull-up jak i pull-down. Dla wygody użytkownika wszystkie wyprowadzenia mikrokontrolera zostały udostępnione w formie szeregu pinów, obok których znalazły się także istotne z punktu widzenia ewentualnego wykorzystania wyprowadzenia modułu Si4713 oraz różne źródła zasilania. Dodatkowo platforma zawiera pola lutownicze pozwalające na rozszerzenie platformy o własną elektronikę.
Czym nie jest Si4713 Evaluation Board?
Platforma ta nie jest gotowym do pracy nadajnikiem. Po właściwej konfiguracji i oprogramowaniu mikrokontrolera może pełnić taką funkcję, jednak nie zaleca się takiego zastosowania. Zawiera wszystkie niezbędne elementy, które pozwolą wykorzystać układ jako gotowy nadajnik małej mocy lub driver dla większego stopnia mocy, jednak konstrukcja i topologia płyty nie jest zoptymalizowana pod kątem takiego jej wykorzystania. Może i powinna służyć do opracowania własnej implementacji gotowego układu, którego działanie można za jej pośrednictwem w pełni przetestować, natomiast ostateczną konstrukcję zrobić od zera na podstawie przeprowadzonych za pomocą platformy doświadczeń.
Dlaczego AVR a nie STM?
W istocie mikrokontrolery z rodziny STM byłyby znacznie lepsze przy konstrukcji układu sterującego dla Si4713. W przypadku platformy ewaluacyjnej AVRy znacznie prościej konfiguruje się w zakresie wykorzystywanych zasobów. Mają o wiele mniejsze możliwości, jednak ich ogólna implementacja jest dzięki temu prostsza. Pozwala na przyjęcie pewnych uniwersalnych założeń, niezbędnych do wstępnej konfiguracji mikrokontrolera na płycie ewaluacyjnej, na której mogą powstawać zróżnicowane projekty, bez konieczności dokonywania zmian na płycie. Ponad to wykorzystanie AVRa, w szczególności mikrokontrolera ATmega 328, pozwoli w łatwy sposób na programowanie w popularnym środowisku Arduino IDE, z którym platforma jest zgodna. Docelowo nie zaleca się jednak programowania w tym środowisku ze względu na jego ograniczenia, które nie pozwolą na pełną implementacji funkcjonalności Si4713.
Dlaczego stabilizator liniowy a nie impulsowy zasilacz?
Żadnych przetwornic w nadajnikach. No chyba, że w grę wchodzą takie moce, że się realnie nie da. Każda przetwornica sieje i to często w takim zakresie częstotliwości, które zmieszane z nośną w paśmie broadcastowego UKFu mogą zacząć poważnie śmiecić poza pasmem. Od góry zabezpiecza nas filtr, ale od dołu można narobić sporego bałaganu. Filtracja prądu z przetwornic jest oczywiście możliwa, ale ja wolę tego unikać. W przypadku naszej platformy mamy sporą różnicę napięć zasilających część cyfrową i radiową, co uzasadniałoby użycie przetwornicy, ale z doświadczenia wiem, że jeśli można zastosować stabilizację liniową to należy tak zrobić.
Dlaczego stosuję takie a nie inne napięcia?
Napięciem „bazowym” jest 24V gdyż takiego zasilania potrzebują tranzystory w torze wysokiej częstotliwości. Dla dalszych stopni mocy przydaję się także 28V, ale platforma ewaluacyjna nie przewiduje takiej opcji więc można się ograniczyć do standardowych scalonych stabilizatorów liniowych. Pośrednie napięcie 12V pojawia się tylko po to aby przy stabilizacji napięcia dla części cyfrowej na układzie nie odkładać zbyt dużego napięcia. W konstrukcji tradycyjnego nadajnika z tego napięcia zasilany jest jednak generator i w istocie z tego trochę wynika taka a nie inna konstrukcja zasilacza. Napięcie 12V może się oczywiście przydać użytkownikowi, który będzie rozwijał swoją platformę o dodatkowe układy. Część cyfrowa jest zasilana napięciem 5V. Nie zastosowałem dodatkowego stabilizatora na 3.3V ponieważ w wersji prototypowej żaden układ nie wymaga takiego zasilania a sam moduł SI4713 zawiera własną implementację regulatora napięcia oraz konwersji napięć logiki. Dodatkowo napięcie 3.3V tworzone jest przez układ FT232RL jak i moduł Si4713. Źródła te mają bardzo małą wydajność prądową, ale gdyby użytkownik potrzebował napięcia 3.3V do własnych zastosowań, może ich użyć. Nic nie stoi także na przeszkodzie aby zaimplementował sobie własny stabilizator 3.3V jeśli zajdzie taka potrzeba.
Czemu użyłem scalaków w obudowach DIP?
Lutowanie układów scalonych SMD nie stanowi dziś większego problemu dla elektroników amatorów, nawet jeśli nie dysponują rozbudowanym zapleczem do lutowania. Mikrokontroler oraz pamięci w obudowach DIP zastosowałem jednak dlatego aby ułatwić użytkownikowi dopasowanie platformy do swoich potrzeb. Kości pamięci można wymieniać a mikrokontroler przełożyć do innego urządzenia jeśli w danym momencie nie korzystamy z naszej platformy. Dlatego układy scalone w obudowach DIP, montowane we wlutowanych na stałe podstawkach, to rozwiązanie wygodne i optymalne. W przypadku układu RTC także zastosowałem podstawkę gdyż w miejsce użytego układu także można zastosować inny lub ten używany w platformie wykorzystać w innym projekcie.