Kaip sukurti programuojamus osciliatorius naudojant skaitmeninius potenciometrus

Skaitmeniniai potenciometrai (digiPOT) yra universalūs ir gali būti naudojami įvairiose srityse, pavyzdžiui, filtruojant arba generuojant kintamosios srovės signalus. Tačiau kartais dažnis turi būti keičiamas ir pritaikytas norimam pritaikymui. Programuojami sprendimai, leidžiantys reguliuoti dažnį per atitinkamą sąsają, yra labai naudingi tokioms konstrukcijoms ir kai kuriais atvejais gali labai palengvinti plėtrą. Šiame straipsnyje aprašytas būdas palyginti lengvai sukonstruoti programuojamą osciliatorių, kurio virpesių dažnis ir amplitudė gali būti reguliuojami nepriklausomai vienas nuo kito naudojant digiPOT. 1 paveiksle parodytas tipiškas diodu stabilizuotas Wien tilto osciliatorius, kurio išėjime (VOUTPUT) galima realizuoti tikslius sinusinius signalus maždaug nuo 10 kHz iki 200 kHz. Vieno tilto generatoriai pasižymi tuo, kad vieną tilto kelią sudaro juostinio pralaidumo filtras, o kitą – įtampos daliklis. Šiame pavyzdyje, be ADA4610-1 bėgių ir bėgių tikslaus stiprintuvo, naudojamas AD5142 digiPOT, kuriame yra du nepriklausomai valdomi potenciometrai, kurių kiekvieno skiriamoji geba yra 256 žingsniai. Atsparumo reikšmės programuojamos naudojant SPI, kaip parodyta 2 paveiksle. Arba galima naudoti AD5142A, kuris gali būti valdomas per I2C. Abu variantai galimi kaip 10 kΩ arba 100 kΩ potenciometrai. 1 pav. Programuojamas Wien-bridge generatorius su amplitudės stabilizavimu, kuriame rezistoriai pakeisti digiPOT. 2 pav. AD5142 blokinė schema. Klasikinėje osciliatoriaus grandinėje, parodytoje 1 paveiksle, kelias su R1A, R1B, C1 ir C2 sudaro teigiamą grįžtamąjį ryšį, o neigiamas grįžtamasis ryšys suteikiamas per R2A, R2B ir du lygiagrečius diodus D1 ir D2 arba jų varžos RDIODE. Čia taikoma 1 lygtis: norint pasiekti nuolatinį stabilų virpesį, būtina pašalinti kilpos stiprinimo fazės poslinkį. Išreiškiant formulėmis, gaunamas toks generatoriaus dažnio terminas: Čia R yra programuojama varžos vertė AD5142: D yra skaitmeninio kodo, užprogramuoto AD5142, dešimtainis ekvivalentas, o RAB yra bendra potenciometro varža. Norint išlaikyti svyravimus, Wien tiltas turi būti santykinai subalansuotas, tai yra, teigiamo grįžtamojo ryšio ir neigiamo grįžtamojo ryšio padidėjimas turi būti suderintas. Jei teigiamas grįžtamasis ryšys (stiprinimas) yra per didelis, virpesių amplitudė arba VOUTPUT padidės, kol stiprintuvas prisisotins. Jei dominuoja neigiamas grįžtamasis ryšys, amplitudė bus atitinkamai slopinama. Čia parodytoje grandinėje stiprinimas R2/R1 turėtų būti nustatytas maždaug 2 arba šiek tiek didesnis. Tai užtikrina, kad signalas pradės svyruoti. Tačiau pakaitinis diodų įjungimas neigiamo grįžtamojo ryšio kilpoje taip pat lemia, kad stiprinimas laikinai yra mažesnis nei 2 ir taip stabilizuojasi svyravimai. Nustačius pageidaujamą virpesių dažnį, svyravimų amplitudę galima sureguliuoti nepriklausomai nuo dažnio per R2. Tai galima apskaičiuoti taip: kintamieji ID ir VD atitinkamai reiškia diodo tiesioginę srovę ir diodo tiesioginę įtampą per D1 ir D2. Jei R2B sutrumpinamas, gaunama maždaug ±0.6 V virpesių amplitudė. Naudojant teisingą R2B dydžio eilę, galima pasiekti pusiausvyrą, kad VOUTPUT suartėtų. 1 paveiksle parodytoje grandinėje R100B naudojamas atskiras 2 kΩ digiPOT. Išvada Naudojant aprašytą grandinę ir 10 kΩ dvigubą skaitmeninį POT, 8.8 kHz, 17.6 kHz ir 102 kHz virpesių dažnius galima sureguliuoti atitinkamai 8 kΩ, 4 kΩ ir 670 Ω varžos vertėmis, o žemo dažnio paklaida yra vos lygi. ±3 %. Taip pat galimi aukštesni išėjimo dažniai, turintys įtakos dažnio paklaidai. Pavyzdžiui, esant 200 kHz dažnio paklaida padidės iki 6%. Naudojant tokias grandines nuo dažnio priklausančiose programose, taip pat svarbu nepažeisti digiPOT pralaidumo ribos, nes tai yra užprogramuotos varžos funkcija. Be to, norint nustatyti 1 pav. parodytą dažnį, R1A ir R1B varžos vertės turi būti vienodos. Tačiau abu kanalus galima nustatyti tik iš eilės ir sukelti momentinę kritinę tarpinę būseną. Tai gali būti nepriimtina tam tikroms programoms. Tokiais atvejais galima naudoti digiPOT su daisy-chain režimu (pavyzdžiui, AD5204), kad abi varžos reikšmės keistųsi vienu metu.

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas