原標(biāo)題：簡單的GPS規(guī)范10MHz參考使用雙PWM

簡單的GPS規(guī)范中10MHz參考使用雙PWM設(shè)計主要涉及以下幾個方面：

設(shè)計目標(biāo)

在頻率發(fā)生器、任意波形發(fā)生器和頻率計數(shù)器中，為了獲得更高精度的頻率輸出，通常會使用10MHz的參考輸入。在沒有這樣的外部參考時，采用雙PWM（脈寬調(diào)制）設(shè)計可以圍繞一個低成本的控制平臺（如Arduino Nano）構(gòu)建一個簡單且廉價的頻率發(fā)生器。

設(shè)計原理

1. 10MHz壓控晶體振蕩器（VCXO）：使用一個10MHz的壓控晶體振蕩器作為頻率源。這個振蕩器能夠產(chǎn)生一個大約10MHz的頻率，但可能具有一定的頻率容差。然而，通過其頻率調(diào)整引腳，可以向上或向下調(diào)整頻率。

2. GPS模塊：GPS模塊可以提供非常準確的每秒1脈沖信號（1PPS）。這個脈沖信號即使在廉價的GPS模塊中也通常在幾十納秒范圍內(nèi)非常準確。這個信號被用作外部參考，用于生成準確的10MHz信號。

3. PWM線路與濾波：Arduino Nano等控制器沒有直接提供DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器），但可以通過其PWM線路產(chǎn)生可調(diào)直流輸出電壓（經(jīng)過濾波后）。PWM具有8位調(diào)整范圍，意味著可以通過改變PWM信號的占空比來生成不同的電壓值。

4. 32位計數(shù)器：為了計算VCXO的周期數(shù)，使用一個32位計數(shù)器連接到VCXO的輸出。這個計數(shù)器可以被Arduino Nano讀取和重置。

實現(xiàn)方法

1. PWM生成與濾波：Arduino Nano通過其PWM線路生成PWM信號，并對其進行濾波以獲得相對無紋波的直流電平。這個直流電平隨后被應(yīng)用到VCXO的調(diào)整引腳上。

2. 中斷與計數(shù)：GPS模塊的1PPS信號通過能夠產(chǎn)生中斷的I/O線連接到Arduino Nano。每當(dāng)接收到1PPS信號時，Arduino Nano會讀取32位計數(shù)器的值，并計算自上次復(fù)位以來的VCXO周期數(shù)。

3. 調(diào)整VCXO：根據(jù)讀取的VCXO周期數(shù)和預(yù)期的10MHz頻率，Arduino Nano會計算出必要的調(diào)整量，并通過PWM線路調(diào)整VCXO的頻率。

總結(jié)

通過使用GPS模塊的1PPS信號作為外部參考，結(jié)合Arduino Nano的PWM線路和32位計數(shù)器，可以構(gòu)建一個簡單且廉價的10MHz頻率發(fā)生器。這種設(shè)計能夠在沒有外部高精度頻率源的情況下，通過軟件校準和調(diào)整來產(chǎn)生相對準確的10MHz頻率輸出。