디지털 전위차계를 사용하여 프로그래밍 가능한 발진기를 만드는 방법

디지털 전위차계(digiPOT)는 다목적이며 예를 들어 ac 신호를 필터링하거나 생성하기 위해 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 그러나 때로는 주파수를 원하는 애플리케이션에 맞게 변경하고 조정할 수 있어야 합니다. 적절한 인터페이스를 통해 주파수를 조정할 수 있는 프로그래밍 가능한 솔루션은 이러한 설계에 매우 유용하며 경우에 따라 개발을 크게 촉진할 수 있습니다. digiPOT를 사용하여 발진 주파수와 진폭을 서로 독립적으로 조정할 수 있는 프로그래밍 가능한 발진기를 비교적 쉽게 구성하는 방법이 이 기사에서 설명됩니다. 그림 1은 출력(VOUTPUT)에서 약 10kHz ~ 200kHz 범위의 정확한 사인파 신호를 실현할 수 있는 일반적인 다이오드 안정화 빈 브리지 발진기를 보여줍니다. 빈 브리지 발진기는 하나의 브리지 경로가 대역 통과 필터에 의해 형성되고 다른 하나는 전압 분배기에 의해 형성된다는 사실이 특징입니다. 이 예에서는 ADA4610-1 rail-to-rail 정밀 증폭기 외에 각각 5142단계의 분해능을 가진 256개의 독립적으로 제어 가능한 전위차계가 포함된 AD2 digiPOT를 사용합니다. 저항 값 프로그래밍은 그림 5142와 같이 SPI를 통해 수행됩니다. 또는 I2C를 통해 제어할 수 있는 AD10A를 사용할 수 있습니다. 두 변형 모두 100kΩ 또는 XNUMXkΩ 전위차계로 사용할 수 있습니다. 그림 1. 저항이 digiPOT로 대체된 진폭 안정화 기능이 있는 프로그래밍 가능한 Wien 브리지 발진기. 그림 2. AD5142의 블록 다이어그램. 그림 1에 표시된 기존 발진기 회로에서 R1A, R1B, C1 및 C2가 있는 경로는 양의 피드백을 형성하는 반면 음의 피드백은 R2A, R2B, 두 개의 병렬 다이오드 D1 및 D2 또는 저항 RDIODE를 통해 제공됩니다. 여기서 방정식 1이 적용됩니다. 지속적이고 안정적인 발진을 달성하려면 루프 이득의 위상 편이를 제거해야 합니다. 공식으로 표현하면 발진기 주파수에 대해 다음 항이 산출됩니다. 여기서 R은 AD5142의 프로그래밍 가능한 저항 값입니다. D는 AD5142에 프로그래밍된 디지털 코드의 2진수 등가이고 RAB는 전위차계의 총 저항입니다. 진동을 유지하려면 Wien-bridge가 상대적으로 균형을 이루어야 합니다. 즉, 긍정적 피드백의 이득과 부정적인 피드백의 이득이 조정되어야 합니다. 포지티브 피드백(이득)이 너무 크면 증폭기가 포화될 때까지 발진 진폭 또는 VOUTPUT이 증가합니다. 네거티브 피드백이 지배적인 경우 진폭은 그에 따라 감쇠됩니다. 여기에 표시된 회로의 경우 이득 R1/R2은 약 2 이상으로 설정해야 합니다. 이렇게 하면 신호가 진동하기 시작합니다. 그러나 네거티브 피드백 루프에서 다이오드를 교대로 켜면 이득이 일시적으로 2보다 작아져 발진이 안정화됩니다. 원하는 발진 주파수가 결정되면 R1를 통해 주파수와 독립적으로 발진 진폭을 조정할 수 있습니다. 이는 다음과 같이 계산할 수 있습니다. 따라서 변수 ID 및 VD는 각각 D2 및 D2에 걸친 다이오드 순방향 전류 및 다이오드 순방향 전압을 나타냅니다. R0.6B가 단락되면 약 ±2V의 진동 진폭이 생성됩니다. R1B에 대한 올바른 크기 순서로 VOUTPUT이 수렴하도록 평형이 달성될 수 있습니다. 그림 100의 회로에서 R2B에는 별도의 10kΩ digiPOT이 사용됩니다. 결론 설명된 회로와 8.8kΩ 이중 digiPOT을 사용하면 17.6kHz, 102kHz 및 8kHz의 발진 주파수를 각각 4kΩ, 670kΩ 및 3Ω의 저항 값으로 조정할 수 있으며 저주파 오류는 200Ω에 불과합니다. ±6%. 주파수 오류에 영향을 주어 더 높은 출력 주파수도 가능합니다. 예를 들어, 1kHz에서 주파수 오류는 1%로 증가합니다. 주파수 종속 애플리케이션에서 이러한 회로를 사용할 때 프로그래밍된 저항의 함수이기 때문에 digiPOT의 대역폭 제한을 위반하지 않는 것도 중요합니다. 또한 그림 1의 주파수 튜닝에서는 R5204A 및 RXNUMXB의 저항 값이 동일해야 합니다. 그러나 두 채널은 연속적으로만 ​​설정될 수 있으며 일시적인 임계 중간 상태로 이어집니다. 특정 응용 프로그램에서는 허용되지 않을 수 있습니다. 이러한 경우 데이지 체인 모드(예: ADXNUMX)에서 digiPOT을 사용하여 두 저항 값을 동시에 변경할 수 있습니다.

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