วิธีสร้างออสซิลเลเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้โดยใช้โพเทนชิโอมิเตอร์แบบดิจิตอล

โพเทนชิโอมิเตอร์แบบดิจิตอล (digiPOT) ใช้งานได้หลากหลายและสามารถใช้งานได้หลากหลาย เช่น สำหรับการกรองหรือสร้างสัญญาณ ac อย่างไรก็ตาม บางครั้งความถี่ต้องสามารถเปลี่ยนแปลงและปรับให้เข้ากับการใช้งานที่ต้องการได้ โซลูชันที่ตั้งโปรแกรมได้ทำให้สามารถปรับความถี่ได้ผ่านอินเทอร์เฟซที่เหมาะสมมีประโยชน์อย่างยิ่งในการออกแบบดังกล่าว และในบางกรณีสามารถช่วยอำนวยความสะดวกในการพัฒนาได้อย่างมาก วิธีการที่ค่อนข้างง่ายในการสร้างออสซิลเลเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งสามารถปรับความถี่การสั่นและแอมพลิจูดแยกจากกันโดยใช้ DigiPOT ได้อธิบายไว้ในบทความนี้ รูปที่ 1 แสดงออสซิลเลเตอร์ Wien-bridge ที่มีความเสถียรแบบไดโอดทั่วไปซึ่งมีสัญญาณไซน์ที่แม่นยำในช่วงประมาณ 10 kHz ถึง 200 kHz ที่เอาต์พุต (VOUTPUT) ออสซิลเลเตอร์ Wien-bridge มีลักษณะเฉพาะโดยข้อเท็จจริงที่ว่าเส้นทางสะพานหนึ่งสร้างโดยตัวกรองแบนด์พาสและอีกทางหนึ่งโดยตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า ตัวอย่างนี้ใช้ - นอกเหนือจากแอมพลิฟายเออร์ความแม่นยำแบบรางต่อราง ADA4610-1 แล้ว— AD5142 digiPOT ซึ่งมีโพเทนชิโอมิเตอร์ที่ควบคุมอย่างอิสระสองตัว แต่ละอันมีความละเอียด 256 ขั้น การตั้งโปรแกรมค่าความต้านทานทำได้ผ่าน SPI ดังแสดงในรูปที่ 2 หรืออาจใช้ AD5142A ซึ่งสามารถควบคุมผ่าน I2C ได้ ทั้งสองรุ่นมีให้เลือกเป็นโพเทนชิโอมิเตอร์ 10 kΩ หรือ 100 kΩ รูปที่ 1 ออสซิลเลเตอร์ Wien-bridge ที่ตั้งโปรแกรมได้พร้อมความเสถียรของแอมพลิจูดซึ่งตัวต้านทานจะถูกแทนที่ด้วย digiPOT รูปที่ 2 บล็อกไดอะแกรมของ AD5142 ในวงจรออสซิลเลเตอร์แบบคลาสสิกที่แสดงในรูปที่ 1 เส้นทางที่มี R1A, R1B, C1 และ C2 ก่อให้เกิดการตอบรับเชิงบวก ในขณะที่การป้อนกลับเชิงลบมีให้ผ่าน R2A, R2B และไดโอดคู่ขนาน D1 และ D2 หรือความต้านทาน RDIODE ในที่นี้ ใช้สมการที่ 1: เพื่อให้เกิดการสั่นที่เสถียรอย่างต่อเนื่อง จำเป็นต้องกำจัดการเลื่อนเฟสของอัตราขยายของลูป แสดงโดยสูตร คำต่อไปนี้เป็นผลลัพธ์สำหรับความถี่ออสซิลเลเตอร์ ในที่นี้ R คือค่าความต้านทานที่ตั้งโปรแกรมได้บน AD5142: D คือค่าเทียบเท่าทศนิยมของโค้ดดิจิทัลที่ตั้งโปรแกรมไว้ใน AD5142 และ RAB คือความต้านทานรวมของโพเทนชิออมิเตอร์ เพื่อรักษาความผันผวน Wien-bridge ควรมีความสมดุล นั่นคือต้องประสานการได้รับผลตอบรับเชิงบวกและการได้รับผลตอบรับเชิงลบ หากผลตอบรับเชิงบวก (เกน) มากเกินไป แอมพลิจูดการสั่นหรือ VOUTPUT จะเพิ่มขึ้นจนกว่าแอมพลิฟายเออร์จะอิ่มตัว หากข้อเสนอแนะเชิงลบครอบงำ แอมพลิจูดก็จะลดลงตามไปด้วย สำหรับวงจรที่แสดงที่นี่ ค่าเกน R2/R1 ควรตั้งไว้ที่ประมาณ 2 หรือสูงกว่านั้นเล็กน้อย เพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณเริ่มสั่น อย่างไรก็ตาม การเปิดไดโอดสลับกันในลูปป้อนกลับเชิงลบยังทำให้เกนได้รับน้อยกว่า 2 ชั่วคราว และทำให้การสั่นเสถียร เมื่อกำหนดความถี่การสั่นที่ต้องการแล้ว แอมพลิจูดของการแกว่งจะสามารถปรับได้อย่างอิสระจากความถี่ผ่าน R2 สามารถคำนวณได้ดังนี้: ตัวแปร ID และ VD ตามลำดับ แทนกระแสไปข้างหน้าของไดโอดและแรงดันไปข้างหน้าของไดโอดใน D1 และ D2 ถ้า R2B ลัดวงจร จะได้ค่าแอมพลิจูดการสั่นที่ประมาณ ±0.6 V ด้วยลำดับความสำคัญที่ถูกต้องสำหรับ R2B สมดุลสามารถทำได้เพื่อให้ VOUTPUT มาบรรจบกัน ในวงจรที่แสดงในรูปที่ 1 จะใช้ DigiPOT 100 kΩ แยกต่างหากสำหรับ R2B สรุป ด้วยวงจรที่อธิบายไว้และ 10 kΩ dual DigiPOT ความถี่การสั่น 8.8 kHz, 17.6 kHz และ 102 kHz สามารถปรับได้ด้วยค่าความต้านทาน 8 kΩ, 4 kΩ และ 670 Ω ตามลำดับ โดยมีข้อผิดพลาดความถี่ต่ำเพียง ±3% ความถี่เอาต์พุตที่สูงขึ้นก็สามารถทำได้โดยส่งผลต่อข้อผิดพลาดของความถี่ ตัวอย่างเช่น ที่ 200 kHz ข้อผิดพลาดของความถี่จะเพิ่มขึ้นเป็น 6% เมื่อใช้วงจรดังกล่าวในแอปพลิเคชันที่ขึ้นกับความถี่ สิ่งสำคัญคือต้องไม่ละเมิดขีดจำกัดแบนด์วิดท์ของ digiPOT เนื่องจากเป็นฟังก์ชันของความต้านทานที่ตั้งโปรแกรมไว้ นอกจากนี้ การปรับความถี่ในรูปที่ 1 กำหนดให้ค่าความต้านทานสำหรับ R1A และ R1B เท่ากัน อย่างไรก็ตาม ทั้งสองช่องสามารถตั้งค่าได้ต่อเนื่องและนำไปสู่สถานะขั้นกลางที่สำคัญชั่วขณะเท่านั้น ซึ่งอาจไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับบางแอปพลิเคชัน ในกรณีเช่นนี้ คุณสามารถใช้ DigiPOT กับโหมดสายโซ่เดซี่ (เช่น AD5204) เพื่อให้ค่าความต้านทานทั้งสองเปลี่ยนแปลงพร้อมกันได้

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ