Hoe om programmeerbare ossillators te bou met behulp van digitale potensiometers

Digitale potensiometers (digiPOT's) is veelsydig en kan in 'n wye verskeidenheid toepassings gebruik word, byvoorbeeld vir die filter of opwekking van WS-seine. Soms moet die frekwensie egter gevarieer en aangepas kan word vir die verlangde toepassing. Programmeerbare oplossings wat dit moontlik maak om die frekwensie via 'n toepaslike koppelvlak aan te pas, is uiters nuttig in sulke ontwerpe en kan in sommige gevalle ontwikkeling baie vergemaklik. 'n Metode om relatief maklik 'n programmeerbare ossillator te konstrueer waarin die ossillasiefrekwensie en amplitude onafhanklik van mekaar aangepas kan word deur digiPOT's te gebruik, word in hierdie artikel beskryf. Figuur 1 toon 'n tipiese diode-gestabiliseerde Wien-brug-ossillator waarmee presiese sinusvormige seine in die reeks van ongeveer 10 kHz tot 200 kHz by die uitset (VOUTPUT) gerealiseer kan word. Wien-brug-ossillators word gekenmerk deur die feit dat een brugpad deur 'n banddeurlaatfilter en die ander deur 'n spanningsverdeler gevorm word. Hierdie voorbeeld gebruik - benewens die ADA4610-1 spoor-tot-spoor-presisieversterker - die AD5142 digiPOT, wat twee onafhanklik beheerbare potensiometers bevat, elk met 'n resolusie van 256 stappe. Die programmering van die weerstandswaardes word gedoen via 'n SPI, soos getoon in Figuur 2. Alternatiewelik kan die AD5142A, wat via 'n I2C beheer kan word, gebruik word. Beide variante is beskikbaar as 10 kΩ of 100 kΩ potensiometers. Figuur 1. Programmeerbare Wien-brug-ossillator met amplitudestabilisering waarin die resistors deur digiPOTs vervang word. Figuur 2. Blokdiagram van die AD5142. In die klassieke ossillatorkring wat in Figuur 1 getoon word, vorm die pad met R1A, R1B, C1 en C2 die positiewe terugvoer, terwyl negatiewe terugvoer verskaf word via R2A, R2B en die twee parallelle diodes D1 en D2, of hul weerstand RDIODE. Hier is vergelyking 1 van toepassing: Om volgehoue ​​stabiele ossillasie te bereik, is dit nodig om die faseverskuiwing van die luswins uit te skakel. Uitgedruk deur formules, word die volgende term vir die ossillatorfrekwensie opgelewer: Hier is R die programmeerbare weerstandwaarde op die AD5142: D is die desimale ekwivalent van die digitale kode wat in die AD5142 geprogrammeer is, en RAB is die totale weerstand van die potensiometer. Om ossillasie te onderhou, moet die Wien-brug relatief gebalanseerd wees - dit wil sê, die wins van die positiewe terugvoer en die wins van die negatiewe terugvoer moet gekoördineer word. As die positiewe terugvoer (wins) te groot is, sal die ossillasie-amplitude of VOUTPUT toeneem totdat die versterker versadig is. As die negatiewe terugvoer oorheers, sal die amplitude dienooreenkomstig gedemp word. Vir die stroombaan wat hier getoon word, moet die wins R2/R1 op ongeveer 2 of ietwat hoër gestel word. Dit verseker dat die sein begin ossilleer. Die alternatiewe aanskakeling van die diodes in die negatiewe terugvoerlus veroorsaak egter ook dat die wins tydelik minder as 2 is en daardeur die ossillasie stabiliseer. Sodra die verlangde ossillasiefrekwensie bepaal is, kan die amplitude van ossillasie onafhanklik van die frekwensie via R2 ingestel word. Dit kan soos volg bereken word: Die veranderlikes ID en VD verteenwoordig daardeur onderskeidelik die diode vorentoe stroom en diode vorentoe spanning oor D1 en D2. As R2B verkort word, word 'n ossillasie-amplitude van ongeveer ±0.6 V opgelewer. Met die korrekte grootteorde vir R2B kan ekwilibrium bereik word sodat VOUTPUT konvergeer. In die stroombaan wat in Figuur 1 getoon word, word 'n aparte 100 kΩ digiPOT vir R2B gebruik. Gevolgtrekking Met die beskryfde stroombaan en 'n 10 kΩ dubbele digiPOT kan ossillasiefrekwensies van 8.8 kHz, 17.6 kHz en 102 kHz met weerstandswaardes van onderskeidelik 8 kΩ, 4 kΩ en 670 Ω met 'n net lae frekwensiefout ingestel word ±3%. Hoër uitsetfrekwensies is ook moontlik met 'n effek op die frekwensiefout. Byvoorbeeld, by 200 kHz sal die frekwensiefout tot 6% toeneem. Wanneer sulke stroombane in frekwensie-afhanklike toepassings gebruik word, is dit ook belangrik om nie die bandwydtelimiet van 'n digiPOT te oortree nie aangesien dit 'n funksie van die geprogrammeerde weerstand is. Daarbenewens vereis die frekwensie-instelling in Figuur 1 dat die weerstandswaardes vir R1A en R1B dieselfde moet wees. Die twee kanale kan egter slegs opeenvolgend gestel word en lei tot 'n kortstondige kritieke tussentoestand. Dit kan vir sekere toepassings onaanvaarbaar wees. In sulke gevalle is dit moontlik om digiPOT's met daisy-chain-modus te gebruik (byvoorbeeld AD5204) om toe te laat dat beide weerstandswaardes gelyktydig verander.

Los 'n boodskap 

boodskap Lys