Як пабудаваць праграмуемыя асцылятары з дапамогай лічбавых потенциометров

Лічбавыя потенциометры (digiPOTs) з'яўляюцца універсальнымі і могуць выкарыстоўвацца ў самых розных сферах прымянення, напрыклад, для фільтрацыі або генерацыі сігналаў пераменнага току. Аднак часам частату трэба змяняць і адаптаваць да патрэбнага прымянення. Праграмуемыя рашэнні, якія дазваляюць рэгуляваць частату праз адпаведны інтэрфейс, надзвычай карысныя ў такіх канструкцыях і ў некаторых выпадках могуць значна палегчыць распрацоўку. У гэтым артыкуле апісаны метад адносна лёгкага пабудовы праграмавальнага асцылятара, у якім частату і амплітуду ваганняў можна рэгуляваць незалежна адзін ад аднаго з дапамогай digiPOT. На малюнку 1 паказаны тыповы дыёд-стабілізаваны асцылятар з мостам Віна, з дапамогай якога на выхадзе (VOUTPUT) можна рэалізаваць дакладныя сінусоідныя сігналы ў дыяпазоне прыкладна ад 10 кГц да 200 кГц. Венскія генератары характарызуюцца тым, што адзін шлях моста ўтвораны палосавым фільтрам, а другі — дзельнікам напружання. У гэтым прыкладзе выкарыстоўваецца — у дадатак да дакладнага ўзмацняльніка ADA4610-1 ад рэйка да рэйкі — AD5142 digiPOT, які змяшчае два незалежна кіраваныя потенциометры, кожны з раздзяленнем 256 крокаў. Праграмаванне значэнняў супраціву ажыццяўляецца праз SPI, як паказана на малюнку 2. У якасці альтэрнатывы можна выкарыстоўваць AD5142A, якім можна кіраваць праз I2C. Абодва варыянты даступныя ў выглядзе потенциометров 10 кОм або 100 кОм. Малюнак 1. Праграмуемы асцылятар з мостам Віна са стабілізацыяй амплітуды, у якім рэзістары заменены на digiPOT. Малюнак 2. Структурная схема AD5142. У класічнай схеме асцылятара, паказанай на малюнку 1, шлях з R1A, R1B, C1 і C2 утварае станоўчую зваротную сувязь, тады як адмоўная зваротная сувязь забяспечваецца праз R2A, R2B і два паралельныя дыёды D1 і D2 або іх супраціў RDIODE. Тут прымяняецца раўнанне 1: для дасягнення ўстойлівых стабільных ваганняў неабходна ліквідаваць зрух фазы ўзмацнення контуру. Выражаны ў формулах, для частоты асцылятара атрымліваецца наступны член: Тут R - гэта запраграмаванае значэнне супраціву на AD5142: D - дзесятковы эквівалент лічбавага кода, запраграмаванага ў AD5142, а RAB - гэта агульнае супраціўленне потенциометра. Для падтрымання ваганняў Венскі мост павінен быць адносна збалансаваным — гэта значыць узмацненне станоўчай зваротнай сувязі і ўзмацненне адмоўнай зваротнай сувязі павінны быць скаардынаваны. Калі станоўчая зваротная сувязь (узмацненне) занадта вялікая, амплітуда ваганняў або VOUTPUT будзе павялічвацца, пакуль узмацняльнік не насыціцца. Калі дамінуе адмоўная зваротная сувязь, то амплітуда адпаведна будзе згасаць. Для схемы, паказанай тут, каэфіцыент ўзмацнення R2/R1 павінен быць прыблізна 2 або некалькі вышэй. Гэта гарантуе, што сігнал пачынае вагацца. Аднак пачарговае ўключэнне дыёдаў у контуры адмоўнай зваротнай сувязі таксама прыводзіць да таго, што ўзмацненне часова становіцца меншым за 2 і тым самым стабілізуе ваганні. Пасля таго, як жаданая частата ваганняў вызначана, амплітуду ваганняў можна наладзіць незалежна ад частоты праз R2. Гэта можа быць разлічана наступным чынам: зменныя ID і VD, такім чынам, уяўляюць, адпаведна, прамы ток дыёда і прамое напружанне дыёда на D1 і D2. Калі R2B замкнёны, атрымліваецца амплітуда ваганняў прыкладна ±0.6 В. Пры правільным парадку велічыні для R2B можна дасягнуць раўнавагі, так што VOUTPUT сыходзіцца. У схеме, паказанай на малюнку 1, для R100B выкарыстоўваецца асобны 2 кОм digiPOT. Заключэнне З дапамогай апісанай схемы і падвойнага digiPOT 10 кОм частоты ваганняў 8.8 кГц, 17.6 кГц і 102 кГц могуць быць настроены пры значэннях супраціву 8 кОм, 4 кОм і 670 Ом адпаведна з нізкай памылкай частаты ўсяго ±3%. Больш высокія выходныя частоты таксама магчымыя з уплывам на хібнасць частоты. Напрыклад, пры 200 кГц хібнасць частоты ўзрасце да 6%. Пры выкарыстанні такіх схем у частотна-залежных праграмах таксама важна не парушаць ліміт прапускной здольнасці digiPOT, паколькі гэта функцыя запраграмаванага супраціву. Акрамя таго, налада частоты на малюнку 1 патрабуе, каб значэння супраціву для R1A і R1B былі аднолькавымі. Аднак гэтыя два каналы могуць быць устаноўлены толькі паслядоўна і прыводзяць да момантнага крытычнага прамежкавага стану. Гэта можа быць непрымальным для некаторых прыкладанняў. У такіх выпадках можна выкарыстоўваць digiPOT з паслядоўнай ланцугом (напрыклад, AD5204), каб адначасова змяняць абодва значэння супраціву.

Пакінь паведамленне 

спіс паведамленняў