Kā izveidot programmējamus oscilatorus, izmantojot digitālos potenciometrus

Digitālie potenciometri (digiPOT) ir daudzpusīgi, un tos var izmantot visdažādākajos lietojumos, piemēram, maiņstrāvas signālu filtrēšanai vai ģenerēšanai. Tomēr dažreiz frekvenci ir jāspēj mainīt un pielāgot vēlamajam lietojumam. Programmējami risinājumi, kas ļauj regulēt frekvenci, izmantojot atbilstošu interfeisu, ir ārkārtīgi noderīgi šādos projektos un dažos gadījumos var ievērojami atvieglot attīstību. Šajā rakstā ir aprakstīta metode, kā salīdzinoši viegli izveidot programmējamu oscilatoru, kura svārstību frekvenci un amplitūdu var regulēt neatkarīgi vienu no otra, izmantojot digiPOT. 1. attēlā parādīts tipisks ar diodes stabilizēts Vīnes tilta oscilators, ar kuru izejā (VOUTPUT) var realizēt precīzus sinusoidālus signālus diapazonā no aptuveni 10 kHz līdz 200 kHz. Vīnes tilta oscilatorus raksturo tas, ka vienu tilta ceļu veido joslas caurlaides filtrs, bet otru - sprieguma dalītājs. Šajā piemērā papildus ADA4610-1 sliedes-sliedei precīzijas pastiprinātājam tiek izmantots AD5142 digiPOT, kurā ir divi neatkarīgi vadāmi potenciometri, katrs ar 256 soļu izšķirtspēju. Pretestības vērtību programmēšana tiek veikta, izmantojot SPI, kā parādīts 2. attēlā. Alternatīvi var izmantot AD5142A, ko var vadīt, izmantojot I2C. Abi varianti ir pieejami kā 10 kΩ vai 100 kΩ potenciometri. 1. attēls. Programmējams Wien-bridge oscilators ar amplitūdas stabilizāciju, kur rezistori tiek aizstāti ar digiPOT. 2. attēls. AD5142 blokshēma. Klasiskajā oscilatora shēmā, kas parādīta 1. attēlā, ceļš ar R1A, R1B, C1 un C2 veido pozitīvu atgriezenisko saiti, savukārt negatīvo atgriezenisko saiti nodrošina ar R2A, R2B un divām paralēlajām diodēm D1 un D2 vai to pretestības RDIODE. Šeit tiek piemērots 1. vienādojums: Lai panāktu noturīgu stabilu svārstību, ir jānovērš cilpas pastiprinājuma fāzes nobīde. Izsakot ar formulām, oscilatora frekvencei tiek iegūts šāds termins: Šeit R ir AD5142 programmējamā pretestības vērtība: D ir AD5142 ieprogrammētā digitālā koda decimālais ekvivalents, un RAB ir potenciometra kopējā pretestība. Lai uzturētu svārstības, Vīnes tiltam jābūt relatīvi līdzsvarotam, tas ir, pozitīvo atgriezenisko saiti un negatīvo atgriezenisko saiti ir jāsaskaņo. Ja pozitīvā atgriezeniskā saite (pastiprinājums) ir pārāk liela, svārstību amplitūda vai VOUTPUT palielināsies, līdz pastiprinātājs piesātinās. Ja dominē negatīvā atgriezeniskā saite, amplitūda attiecīgi tiks slāpēta. Šeit parādītajai shēmai pastiprinājums R2/R1 jāiestata uz aptuveni 2 vai nedaudz lielāku. Tas nodrošina, ka signāls sāk svārstīties. Tomēr alternatīva diožu ieslēgšana negatīvās atgriezeniskās saites cilpā arī izraisa to, ka pastiprinājums īslaicīgi ir mazāks par 2 un tādējādi stabilizē svārstības. Kad ir noteikta vēlamā svārstību frekvence, svārstību amplitūdu var noregulēt neatkarīgi no frekvences, izmantojot R2. To var aprēķināt šādi: Mainīgie lielumi ID un VD attiecīgi attēlo diodes tiešo strāvu un diodes tiešo spriegumu pāri D1 un D2. Ja R2B ir īssavienojums, tiek iegūta aptuveni ±0.6 V svārstību amplitūda. Ar pareizo R2B lieluma secību var panākt līdzsvaru, lai VOUTPUT konverģētu. 1. attēlā parādītajā shēmā R100B tiek izmantots atsevišķs 2 kΩ digiPOT. Secinājums Izmantojot aprakstīto shēmu un 10 kΩ duālo digiPOT, 8.8 kHz, 17.6 kHz un 102 kHz svārstību frekvences var noregulēt ar pretestības vērtībām attiecīgi 8 kΩ, 4 kΩ un 670 Ω ar zemas frekvences kļūdu tikai ±3%. Ir iespējamas arī augstākas izejas frekvences, kas ietekmē frekvences kļūdu. Piemēram, pie 200 kHz frekvences kļūda palielināsies līdz 6%. Izmantojot šādas shēmas no frekvences atkarīgās lietojumprogrammās, ir svarīgi arī nepārkāpt digiPOT joslas platuma ierobežojumu, jo tā ir ieprogrammētās pretestības funkcija. Turklāt frekvences regulēšanai 1. attēlā ir nepieciešams, lai R1A un R1B pretestības vērtības būtu vienādas. Tomēr abus kanālus var iestatīt tikai secīgi, un tie var izraisīt īslaicīgu kritisku starpstāvokli. Dažām lietojumprogrammām tas var būt nepieņemami. Šādos gadījumos ir iespējams izmantot digiPOT ar daisy-chain režīmu (piemēram, AD5204), lai vienlaikus ļautu mainīties abām pretestības vērtībām.

Atstāj ziņu 

Message saraksts