Cum să construiți oscilatoare programabile folosind potențiometre digitale

Potențiometrele digitale (digiPOT) sunt versatile și pot fi utilizate într-o mare varietate de aplicații, de exemplu, pentru filtrarea sau generarea de semnale de curent alternativ. Cu toate acestea, uneori frecvența trebuie să poată fi variată și adaptată aplicației dorite. Soluțiile programabile care permit reglarea frecvenței printr-o interfață adecvată sunt extrem de utile în astfel de proiecte și, în unele cazuri, pot facilita foarte mult dezvoltarea. În acest articol este descrisă o metodă de construire relativ ușoară a unui oscilator programabil în care frecvența și amplitudinea oscilației pot fi ajustate independent una de cealaltă, folosind digiPOT-uri. Figura 1 prezintă un oscilator tipic Wien-bridge stabilizat cu diodă, cu care semnale sinusoidale precise în intervalul de aproximativ 10 kHz până la 200 kHz pot fi realizate la ieșire (VOUTPUT). Oscilatoarele Wien-bridge se caracterizează prin faptul că o cale de punte este formată dintr-un filtru trece-bandă, iar cealaltă printr-un divizor de tensiune. Acest exemplu folosește, pe lângă amplificatorul de precizie șină la șină ADA4610-1, AD5142 digiPOT, care conține două potențiometre controlabile independent, fiecare cu o rezoluție de 256 de pași. Programarea valorilor rezistenței se face printr-un SPI, așa cum se arată în Figura 2. Alternativ, AD5142A, care poate fi controlat printr-un I2C, poate fi utilizat. Ambele variante sunt disponibile ca potențiometre de 10 kΩ sau 100 kΩ. Figura 1. Oscilator programabil Wien-bridge cu stabilizare a amplitudinii în care rezistențele sunt înlocuite cu digiPOT-uri. Figura 2. Schema bloc a AD5142. În circuitul oscilator clasic prezentat în figura 1, calea cu R1A, R1B, C1 și C2 formează feedback-ul pozitiv, în timp ce feedback-ul negativ este furnizat prin R2A, R2B și cele două diode paralele D1 și D2 sau rezistența lor RDIODE. Aici, se aplică ecuația 1: Pentru a obține o oscilație stabilă susținută, este necesar să se elimine defazajul câștigului buclei. Exprimat prin formule, se obține următorul termen pentru frecvența oscilatorului: Aici, R este valoarea rezistenței programabile pe AD5142: D este echivalentul zecimal al codului digital programat în AD5142 și RAB este rezistența totală a potențiometrului. Pentru a susține oscilația, podul Wien ar trebui să fie relativ echilibrat - adică câștigul feedback-ului pozitiv și câștigul feedback-ului negativ trebuie coordonate. Dacă feedback-ul pozitiv (castigul) este prea mare, amplitudinea oscilației sau VOUTPUT va crește până când amplificatorul se saturează. Dacă domină feedback-ul negativ, atunci amplitudinea va fi în consecință amortizată. Pentru circuitul prezentat aici, câștigul R2/R1 ar trebui setat la aproximativ 2 sau ceva mai mare. Acest lucru asigură că semnalul începe să oscileze. Cu toate acestea, pornirea alternativă a diodelor în bucla de reacție negativă face, de asemenea, ca câștigul să fie temporar mai mic de 2 și, prin urmare, stabilizează oscilația. Odată ce frecvența de oscilație dorită este determinată, amplitudinea oscilației poate fi reglată independent de frecvență prin R2. Aceasta poate fi calculată după cum urmează: variabilele ID și respectiv VD reprezintă astfel curentul direct al diodei și tensiunea directă a diodei peste D1 și D2. Dacă R2B este scurtcircuitat, se obține o amplitudine de oscilație de aproximativ ±0.6 V. Cu ordinul corect de mărime pentru R2B, echilibrul poate fi atins astfel încât VOUTPUT să convergă. În circuitul prezentat în Figura 1, un digiPOT separat de 100 kΩ este utilizat pentru R2B. Concluzie Cu circuitul descris și un digiPOT dual de 10 kΩ, frecvențele de oscilație de 8.8 kHz, 17.6 kHz și 102 kHz pot fi reglate cu valori de rezistență de 8 kΩ, 4 kΩ și, respectiv, 670 Ω, cu o eroare de frecvență joasă de doar ±3%. Sunt posibile și frecvențe de ieșire mai mari, cu efect asupra erorii de frecvență. De exemplu, la 200 kHz, eroarea de frecvență va crește la 6%. Când utilizați astfel de circuite în aplicații dependente de frecvență, este, de asemenea, important să nu încălcați limita lățimii de bandă a unui digiPOT, deoarece este o funcție a rezistenței programate. În plus, reglarea frecvenței din Figura 1 necesită ca valorile rezistenței pentru R1A și R1B să fie aceleași. Cu toate acestea, cele două canale pot fi setate numai succesiv și pot duce la o stare intermediară critică momentană. Acest lucru ar putea fi inacceptabil pentru anumite aplicații. În astfel de cazuri, este posibil să se utilizeze digiPOT-uri cu modul daisy-chain (de exemplu, AD5204) pentru a permite modificarea ambelor valori de rezistență în același timp.

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje