Ինչպես կառուցել ծրագրավորվող օսցիլատորներ՝ օգտագործելով թվային պոտենցիոմետրեր

Թվային պոտենցիոմետրերը (digiPOTs) բազմակողմանի են և կարող են օգտագործվել տարբեր ծրագրերում, օրինակ՝ ֆիլտրելու կամ AC ազդանշաններ ստեղծելու համար: Այնուամենայնիվ, երբեմն հաճախականությունը պետք է կարողանա տարբերվել և հարմարեցնել ցանկալի կիրառմանը: Ծրագրավորվող լուծումները, որոնք հնարավորություն են տալիս կարգավորել հաճախականությունը համապատասխան ինտերֆեյսի միջոցով, չափազանց օգտակար են նման ձևավորումներում և, որոշ դեպքերում, կարող են մեծապես նպաստել զարգացմանը: Այս հոդվածում նկարագրված է ծրագրավորվող տատանումների համեմատաբար հեշտությամբ կառուցման մեթոդ, որի դեպքում տատանումների հաճախականությունը և ամպլիտուդը կարող են կարգավորվել միմյանցից անկախ՝ օգտագործելով digiPOTs: Նկար 1-ը ցույց է տալիս տիպիկ դիոդով կայունացված Wien-Bridge օսցիլյատոր, որի միջոցով ճշգրիտ սինուսոիդային ազդանշաններ մոտավորապես 10 կՀց-ից մինչև 200 կՀց միջակայքում կարող են իրականացվել ելքի վրա (VOUTPUT): Wien-Bridge oscillators-ը բնութագրվում է նրանով, որ կամրջի մի ուղին ձևավորվում է ժապավենային ֆիլտրով, իսկ մյուսը՝ լարման բաժանիչով։ Այս օրինակում, բացի ADA4610-1 ռելս-ռելս ճշգրիտ ուժեղացուցիչից, օգտագործվում է AD5142 digiPOT-ը, որը պարունակում է երկու անկախ կառավարվող պոտենցիոմետրեր, որոնցից յուրաքանչյուրը 256 քայլի թույլատրելիությամբ: Դիմադրության արժեքների ծրագրավորումը կատարվում է SPI-ի միջոցով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում: Որպես այլընտրանք, կարող է օգտագործվել AD5142A-ը, որը կարող է կառավարվել I2C-ի միջոցով: Երկու տարբերակներն էլ հասանելի են որպես 10 կՕ կամ 100 կՕմ պոտենցիոմետր: Նկար 1. Ծրագրավորվող Wien-Bridge oscillator ամպլիտուդի կայունացմամբ, որտեղ դիմադրիչները փոխարինվում են digiPOT-ներով: Նկար 2. AD5142-ի բլոկային դիագրամ: Նկար 1-ում ցուցադրված դասական տատանվող շղթայում R1A, R1B, C1 և C2-ով ուղին ձևավորում է դրական հետադարձ կապ, մինչդեռ բացասական արձագանքը տրամադրվում է R2A, R2B և երկու զուգահեռ դիոդների D1 և D2 կամ դրանց դիմադրության RDIODE-ի միջոցով: Այստեղ կիրառվում է 1-ին հավասարումը. կայուն կայուն տատանման հասնելու համար անհրաժեշտ է վերացնել հանգույցի ավելացման փուլային հերթափոխը: Արտահայտված բանաձևերով՝ տատանվող հաճախականության համար ստացվում է հետևյալ տերմինը. Այստեղ R-ը ծրագրավորվող դիմադրության արժեքն է AD5142-ում. D-ն AD5142-ում ծրագրավորված թվային կոդի տասնորդական համարժեքն է, իսկ RAB-ը պոտենցիոմետրի ընդհանուր դիմադրությունն է: Տատանումները պահպանելու համար Վիենի կամուրջը պետք է համեմատաբար հավասարակշռված լինի, այսինքն՝ դրական արձագանքի և բացասական արձագանքի շահույթը պետք է համակարգված լինեն: Եթե ​​դրական հետադարձ կապը (շահույթը) չափազանց մեծ է, տատանումների ամպլիտուդը կամ VOUTPUT-ը կավելանա այնքան ժամանակ, մինչև ուժեղացուցիչը հագեցած լինի: Եթե ​​բացասական արձագանքը գերակշռում է, ապա ամպլիտուդը համապատասխանաբար կթուլանա: Այստեղ ցուցադրված շղթայի համար R2/R1 շահույթը պետք է սահմանվի մոտավորապես 2-ի կամ մի փոքր ավելի բարձր: Սա ապահովում է, որ ազդանշանը սկսում է տատանվել: Այնուամենայնիվ, բացասական արձագանքի օղակում դիոդների այլընտրանքային միացումը նույնպես հանգեցնում է նրան, որ շահույթը ժամանակավորապես պակաս է 2-ից և դրանով իսկ կայունացնում է տատանումը: Երբ որոշվում է տատանումների ցանկալի հաճախականությունը, տատանման ամպլիտուդան կարող է կարգավորվել R2-ի միջոցով հաճախականությունից անկախ: Սա կարող է հաշվարկվել հետևյալ կերպ. ID և VD փոփոխականները, համապատասխանաբար, ներկայացնում են դիոդի առաջընթաց հոսանքը և դիոդի առաջընթաց լարումը D1 և D2-ում: Եթե ​​R2B-ը կարճ է, ապա ստացվում է մոտավորապես ± 0.6 Վ տատանման լայնություն: R2B-ի մեծության ճիշտ կարգով կարելի է հասնել հավասարակշռության, որպեսզի VOUTPUT-ը համընկնի: Նկար 1-ում ցուցադրված շղթայում R100B-ի համար օգտագործվում է առանձին 2 kΩ digiPOT: Եզրակացություն Նկարագրված սխեմայի և 10 կՕմ երկակի digiPOT-ի միջոցով 8.8 կՀց, 17.6 կՀց և 102 կՀց տատանումների հաճախականությունները կարող են կարգավորվել համապատասխանաբար 8 կՕ, 4 կՕՄ և 670 Ω դիմադրության արժեքներով, ցածր հաճախականության սխալով՝ ընդամենը։ ±3%: Հնարավոր են նաև ավելի բարձր ելքային հաճախականություններ՝ ազդելով հաճախականության սխալի վրա: Օրինակ, 200 կՀց հաճախականության սխալը կաճի մինչև 6%: Նման շղթաներ հաճախականությունից կախված հավելվածներում օգտագործելիս կարևոր է նաև չխախտել digiPOT-ի թողունակության սահմանը, քանի որ դա ծրագրավորված դիմադրության ֆունկցիա է: Բացի այդ, Նկար 1-ում հաճախականության թյունինգը պահանջում է, որ R1A-ի և R1B-ի դիմադրության արժեքները լինեն նույնը: Այնուամենայնիվ, երկու ալիքները կարող են միայն հաջորդաբար կարգավորվել և հանգեցնել ակնթարթային կրիտիկական միջանկյալ վիճակի: Սա կարող է անընդունելի լինել որոշ հավելվածների համար: Նման դեպքերում հնարավոր է digiPOT-ներ օգտագործել daisy-chain ռեժիմով (օրինակ՝ AD5204), որպեսզի թույլ տան, որ երկու դիմադրության արժեքները փոխվեն միաժամանակ:

Թողնել հաղորդագրություն 

հաղորդագրություն ցուցակ