Je vous propose ici une petite traduction d’un article original écrit par Hans Summers de G0UPL (http://www NULL.hanssummers NULL.com/ddssi570 NULL.html). J’ai bien aimé cet article dont le contenu est instructif et j’en ai surtout apprécié le ton décontracté. Lorsque je lui ai demandé son autorisation, Hans a souhaité me préciser qu’il s’agissait plus d’un genre de pied de nez plutôt qu’un article sérieux et théorique. Le débat semble passionner certains et même si ses arguments sont justifiés il ne tient pas à établir son choix personnel comme un dogme. Je laisse la parole à Hans…

Le Si570 est un circuit relativement récent fait par Silicon Labs. C’est un composant très petit contenant un oscillateur de référence à quartz, une boucle à vérouillage de phase (PLL), et une interface I2C afin qu’il puisse être programmé pour n’importe quelle fréquence entre 10MHz et 945MHz (fréquences au choix jusque 1.4GHz). Les circuits à synthèse digitale directe (DDS), comme ceux du leader du marché Analog Devices, sont dans la place depuis plus longtemps. Ils représente un type très différent de composant, même si les deux sont des oscillateurs. En conséquence le meilleur choix dépend grandement de l’application. Voici mon avis à propos des avantages et inconvénients relatifs qui peuvent être des facteurs importants de décision.

Projets

(http://www NULL.hanssummers NULL.com/dds NULL.html)	(http://www NULL.hanssummers NULL.com/qrss570 NULL.html)

Données de référence (bibliographie)

Analog Devices DDS page (http://www NULL.analog NULL.com/en/rfif-components/direct-digital-synthesis-dds/products/index NULL.html)

Analog Devices AD9910 DDS datasheet (http://www NULL.analog NULL.com/static/imported-files/data_sheets/AD9910 NULL.pdf)

Analog Devices AD9912 DDS datasheet (http://www NULL.analog NULL.com/static/imported-files/data_sheets/AD9912 NULL.pdf)

Silicon Labs (http://www NULL.silabs NULL.com/)

Si570 datasheet (http://www NULL.silabs NULL.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/si570 NULL.pdf)

Facilité de construction

Comparaison du format des circuits (les photos ne sont pas à l’échelle).

Le Si570 est gagnant ici. Il a 8 broches, et bien que ce soit une composant à montage en surface de petite taille, vous pouvez le souder de manière raisonnablement facile même sans circuit imprimé. D’un autre côté, tous les circuits DDS modernes sont en format CMS seulement, par exemple ce DDS AD9910 de 100 broches. Souder celui-ci pattes en l’air serait un vrai défit. Même les générations précédentes de DDS avec des CMS à 28 broches n’étaient pas si faciles que ça à manipuler.

Allure du signal de sortie

Le Si570 a un signal de sortie rectangulaire. Souvent ça convient, par exemple, si vous voulez alimenter un mélangeur : beaucoup de mélangeur opère dans de meilleures conditions si le VFO a un signal rectangulaire. Si vous voulez une belle sinusoïde, il vous faudra alors beaucoup de filtrage passe-bas pour éliminer toute la suite de riches harmoniques.

Les circuits DDS ont une sortie sinusoïdale : elle est générée en sortie par une succession rapide de tension analogiques grâce à un Convertisseur Numérique-Analogique (CNA ou DAC en anglais), qui simule une sinusoïde. Beaucoup de circuits DDS ont un comparateur intégré qui peut être facilement utilisé pour changer la sinusoïde en signal carré si c’est ce dont vous avez besoin. Gardez toutefois à l’esprit que vous aurez d’un filtre passe-bas d’anti-crénelage (ou anti-aliasing) sur la sortie du DDS pour produire un signal propre.

Déclarer le gagnant… dépend de votre application. Si vous voulez une forme d’onde de sortie rectangulaire, le Si570 est parfait. Le DDS convient aussi (s’il est équipé d’un comparateur), pour cette raison mon gagnant c’est le DDS.

Gamme de fréquence

Un DDS descendra jusqu’au courant continu ou presque. La limite haute pratique d’un DDS étant normalement considérée à 40% de son horloge de référence à quartz. C’est une limitation de la synthèse numérique de la forme d’onde, qui est un processus d’échantillonage (voir théorème de Shannon-Nyquist). Les fréquences plus hautes que 40% de l’horloge de référence sont aussi possible en sortie du DAC qui n’est pas filtré, et un signal peut en être extrait avec un filtrage passe-bande adéquat au lieu d’un filtrage passe-bas traditionnel. Les sorties comme celle-ci demande un design plus soigné et les performances ne sont jamais aussi bonnes.

A l’opposé, le Si570 autorise n’importe quelle fréquence entre 10MHz et 945MHz, et une sélection plus limitée de fréquences jusqu’à 1,4GHz. J’ai entendu dire que l’utilisation en dessous des 10 MHz donnés par le constructeur est possible, mais je ne l’ai pas confirmé moi-même.

Ici je dirais que le DDS pourrait gagner si vous voulez être libre de descendre jusqu’à des fréquences très basses, mais le Si570 gagnerait si votre utilisation demande des fréquences très hautes, ou une plage de fréquences continue jusqu’au delà des UHF. Cela dit, parce que le Si570 a une gamme si large et pratique, je le déclare vainqueur.

Stabilité en fréquence

Un DDS a besoin d’une horloge de référence, qui lui est normalement fournie au travers d’un oscillateur à quartz à haute stabilité. C’est à vous de prévoir l’oscillateur de référence. Vous pouvez le faire aussi stable que vous le voulez. L’asservir à un GPS, à un étalon au Rubidium, le mettre dans un four à température constante… comme vous le souhaitez.

Le Si570 a son propre oscillateur à quartz intégré. La différence c’est que vous n’avez pas beaucoup de contrôle sur celui-ci. Vous ne pouvez pas l’ajuster pour être pile sur la fréquence, vous ne pouvez pas l’asservir à une référence GPS (http://www NULL.hanssummers NULL.com/gpsref NULL.html). (Il dispose tout de même d’un petit ajustement de fréquence via l’entrée ADC, mais c’est à vous de mesurer la fréquence réelle, la comparer à un standard et estimer une tension de correction – ce n’est donc pas une vraie solution sauf avec un effort important). Dans ma balise QRSS contrôle par Si570 (http://www NULL.hanssummers NULL.com/qrss570 NULL.html) j’ai trouvé que le Si570 était déjà plutôt précis et stable. Quelques Hertz à côté de la fréquence à 10.140MHz et il ne semblait pas dériver de manière perceptible avec les variations de la température ambiance de la pièce, je n’ai toutefois pas fait de mesures rigoureuses.

A mon avis, si vous avez besoin de stabilité et précision, le DDS gagne ici, parce que vous pouvez le rendre aussi stable et précis que vous le voulez.

Agilité en fréquence

La fréquence d’un DDS peut-être fixée quasi instantanément (tout du moins, aussi vite que vous pouvez la transmettre au circuit intégré)! La plupart des DDS ont une résolution de syntonisation sur 32 bits, et certains même sur 48 bits (comme l’AD 9912) ce qui vous donne une résolution proche de quelques micro-Hz, si vous en avez un jour besoin!

Le Si570 peut aussi être syntonisé par pas très petits mais la fréquence ne change pas instantanément. Quand vous faites un changement de fréquence, il y a un délai qui peut aller jusqu’à 10ms (0,01s) pendant que la PLL interne se vérouille sur la nouvelle fréquence. Cela peut produire un petit clic ou piaillement dans la BF, par exemple, si vous utilisez le Si570 comme un VFO pour votre récepteur. Le Si570 peut aussi être syntonisé beaucoup plus rapidement (100 fois plus vite) pour de petits pas compris dans les  3 500 parties par million (ppm) de la fréquence centrale (NDT : Soit 49KHz à 14 MHz). Dans cas, le temps de verrouillage est inférieur à  0,1ms (100µs).

Ce réglage retardé du Si570 peut le rendre impropre à certaines applications comme les modes de communication numériques où la fréquence doit être changée très vite, ou l’opération en mode “SPLIT”, ou même la télégraphie QSK avec un décalage entre émission et réception (bien que ceci a peu de chances de dépasser les 3 500 ppm).

En conséquence pour l’agilité en fréquence c’est le DDS qui gagne largement si votre usage le demande : changement de fréquence parfait en un clin d’oeil!

Interface de programmation

Les circuits DSS ont une interface de programmation série, et la programmation est aisée. Certains supportent aussi une interface de commande parallèle (un octet à la fois). J’ai construit un générateur DDS qui peut se faire sans micro-contrôleur du tout (voir ici (http://www NULL.hanssummers NULL.com/dds NULL.html)) mais en principe vous utiliserez un micro-contrôleur.

Le Si570 a une interface I2C, et programmer la fréquence est un peu plus délicat, mettant en oeuvre certains calculs de différentes valeurs de diviseur/multiplicateur et la fréquence de l’oscillateur interne contrôlé numériquement. C’est un peu plus complexe que l’envoi d’un simple mot octal pour programmer le DDS, qui est juste une fraction de la fréquence de l’horloge de référence.

Le Si570 n’est quoi qu’il en soit pas un problème si vous êtes raisonnablement compétent pour programmer des micro-contrôleurs, mais un DDS est plus simple et je pense qu’il prend la tête ici.

La suite dans la partie 2. Pour les plus impatients vous pouvez lire la version originale en anglais, sinon il faudra attendre la semaine prochaine…