广告

如何使用数字电位器构建可编程振荡器

2020-06-01 Thomas Brand,ADI 高级现场应用工程师 阅读:
本文介绍一种简单易行的可编程振荡器构建方法,其中,振荡频率和幅度可以通过使用digiPOT来彼此独立地调节。

数字电位器(digiPOT)功能多样,应用广泛,例如,用于滤除或生成交流信号。但是,有时频率必须能够有所变化,并根据应用需求调整。在此类设计中,支持通过适当的接口调整频率的可编程解决方案极为有用,在有些情况下,非常有助于开发。本文介绍一种简单易行的可编程振荡器构建方法,其中,振荡频率和幅度可以通过使用digiPOT来彼此独立地调节。0UUednc

0UUednc

图1.振幅稳定的可编程文氏电桥振荡器,其中电阻由digiPOT代替。0UUednc

图1显示的是典型二极管稳定文氏电桥振荡器,可用于在输出端(VOUTPUT)产生约10 kHz至200 kHz的精确正弦波信号。文氏电桥振荡器有两个桥路,一个由带通滤波器构成,另一个由分压器构成。除了ADA4610-1 轨到轨精密放大器之外,本示例还使用了AD5142digiPOT,其包含两个独立可控的电位器,每个具备256步进分辨率。电阻值通过SPI编程设置,如图2所示。或者,可以使用由I²C控制的AD5142A。两种都可用作10 kΩ或100 kΩ电位器。0UUednc

0UUednc

图2.AD5142的功能框图。0UUednc

在图1所示的经典振荡器电路中,R1A、R1B、C1和C2的路径形成正反馈,而R2A、R2B和两个并联二极管D1和D2或其电阻RDIODE则形成负反馈。在这种情况下,可以使用公式1:0UUednc

0UUednc

为了实现持续稳定的振荡,需要消除环路增益中的相移。用公式表示,振荡频率:0UUednc

0UUednc

其中,R表示AD5142上的可编程电阻值:0UUednc

0UUednc

D表示AD5142中可编程数字代码的十进制等效值,RAB表示电位器的总电阻。0UUednc

为了保持振荡,文氏电桥振荡器应当相对平衡,也就是说,正反馈增益和负反馈增益必须协调一致。如果正反馈(增益)过大,振荡幅度或VOUTPUT将增加,直至放大器饱和。如果负反馈占主导,则振荡幅度将相应衰减。0UUednc

在此处所示的电路中,增益R2/R1应设置为2左右或更大些。这会确保信号开始振荡。0UUednc

但是,交替开启负反馈环路中的二极管也会导致增益暂时小于2,从而使振荡稳定下来。0UUednc

一旦确定所需的振荡频率,就可以通过R2,不受频率影响地调谐振荡幅度。可以通过下式计算:0UUednc

0UUednc

所以,变量ID和VD分别代表通过D1和D2的二极管正向电流和二极管正向电压。如果R2B出现短路,会产生约±0.6 V的振荡幅度。R2B的幅度量级正确时,则可达到平衡,从而使VOUTPUT收敛。在图1所示的电路中,R2B采用了一个单独的100 kΩ digiPOT。0UUednc

结论

通过采用所述的电路和10 kΩ双digiPOT,可以分别以8 kΩ、4 kΩ和670 Ω的电阻值调谐8.8 kHz、17.6 kHz和102 kHz振荡频率,频率误差低至±3%。提高输出频率可能会影响频率误差。例如,200 kHz时,频率误差将增至6%。0UUednc

在频率相关应用中使用此类电路时,必须注意不要超过digiPOT的带宽限值,因为该值与可编程电阻呈函数关系。此外,图1所示的频率调谐要求R1A和R1B的电阻值相同。但是,两个通道只能依次设置,并会导致瞬时临界中间状态。对于某些应用,这种情况是不可接受的。在这些情况下,可以使用支持菊花链模式的digiPOT(例如AD5204),以便能够同时更改电阻值。0UUednc

作者简介0UUednc

Thomas Brand于2015年加入德国慕尼黑的ADI公司,当时他还在攻读硕士。毕业后,他参加了ADI公司的培训生项目。2017年,他成为一名现场应用工程师。Thomas为中欧的大型工业客户提供支持,并专注于工业以太网领域。他毕业于德国莫斯巴赫的联合教育大学电气工程专业,之后在德国康斯坦茨应用科学大学获得国际销售硕士学位。0UUednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 为何从不曾在高压电线上看到鸟儿? 我们经常看到成群的鸟儿栖息在树上、屋顶上、各区域的电线杆电线上,甚至无线电天线上。然而,我发现我从未看过鸟类停在高压电线上休息…这是为什么呢?
  • 如何在嘈杂的环境中改善EV/HEV电池的健康状况 电动汽车/混合动力汽车中的噪声源具有不同频率和不同振幅,这使得如何更好地对其进行过滤成为了一个难题,从而不影响对电池电压、温度和电池组电流的测量。测量误差可能导致各种后果,包括错误报告电池充电状态、可能的过度充电和过度电池放电,这都可能会影响驾驶员、乘客和车辆的安全。
  • 创建高性价比的多功能锂离子电池测试解决方案 鉴于对锂离子电池的需求越来越多样化,因此我们迫切需要高性能、灵活的测试解决方案,从而最大限度地权衡利弊并实现成本效益。
  • 比亚迪进军无人机,能否成为大疆最强的对手 这几天,比亚迪成立新公司,进军无人机行业的事情在行业内被挖出来了。有人说比亚迪一个做汽车的公司怎么可能与大疆抗衡。我们从多个方面进行了分析。
  • 电源领域新宠:WBG组件 持续成长的功率半导体组件需求正推动WBG组件市场的成长,各家业者持续投资SiC与GaN材料与晶圆片的开发与量产。而WBG市场将往什么方向发展?谁在其中扮演要角?这些业者又如何克服数十年来WBG组件面临之高成本、低产量以及有限的供应链等挑战?
  • 如何为汽车电子系统提供供电和保护 通过总结上个世纪的经验,汽车制造商对会干扰运行、造成损坏的电子状况和瞬变进行了分类。国际标准化组织(ISO)对这些行业知识进行编译,制定出适用于道路车辆的ISO 16750-2和ISO 7367-2规范。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了