Como construír osciladores programables usando potenciómetros dixitais

Os potenciómetros dixitais (digiPOT) son versátiles e pódense usar nunha gran variedade de aplicacións, por exemplo, para filtrar ou xerar sinais de CA. Non obstante, ás veces a frecuencia debe poder ser variada e adaptada á aplicación desexada. As solucións programables que permiten axustar a frecuencia a través dunha interface adecuada son moi útiles neste tipo de deseños e, nalgúns casos, poden facilitar moito o desenvolvemento. Neste artigo descríbese un método para construír un oscilador programable con relativa facilidade no que a frecuencia e a amplitude de oscilación se poden axustar independentemente entre si mediante digiPOT. A figura 1 mostra un típico oscilador da ponte de Viena estabilizado por diodos co que se poden realizar sinais sinusoidais precisos no intervalo de aproximadamente 10 kHz a 200 kHz na saída (VOUTPUT). Os osciladores da ponte de Viena caracterízanse polo feito de que un camiño da ponte está formado por un filtro de paso de banda e o outro por un divisor de tensión. Este exemplo usa, ademais do amplificador de precisión de carril a carril ADA4610-1, o digiPOT AD5142, que contén dous potenciómetros controlables de forma independente, cada un cunha resolución de 256 pasos. A programación dos valores de resistencia realízase mediante un SPI, como se mostra na Figura 2. Como alternativa, pódese utilizar o AD5142A, que se pode controlar mediante un I2C. Ambas variantes están dispoñibles como potenciómetros de 10 kΩ ou 100 kΩ. Figura 1. Oscilador programable Wien-bridge con estabilización de amplitude onde as resistencias son substituídas por digiPOT. Figura 2. Diagrama de bloques do AD5142. No circuíto de oscilador clásico que se mostra na Figura 1, o camiño con R1A, R1B, C1 e C2 forma a realimentación positiva, mentres que a realimentación negativa se proporciona a través de R2A, R2B e os dous díodos paralelos D1 e D2, ou a súa resistencia RDIODE. Aquí, aplícase a ecuación 1: para conseguir unha oscilación estable e sostida, é necesario eliminar o cambio de fase da ganancia do bucle. Expresado mediante fórmulas, prodúcese o seguinte termo para a frecuencia do oscilador: Aquí, R é o valor de resistencia programable no AD5142: D é o equivalente decimal do código dixital programado no AD5142 e RAB é a resistencia total do potenciómetro. Para manter a oscilación, a ponte de Viena debería estar relativamente equilibrada, é dicir, a ganancia da retroalimentación positiva e a ganancia da retroalimentación negativa deben estar coordinadas. Se a realimentación positiva (ganancia) é demasiado grande, a amplitude da oscilación ou VOUTPUT aumentará ata que o amplificador se sature. Se a realimentación negativa domina, entón a amplitude reducirase en consecuencia. Para o circuíto que se mostra aquí, a ganancia R2/R1 debe establecerse en aproximadamente 2 ou algo máis. Isto garante que o sinal comece a oscilar. Non obstante, a activación alternativa dos díodos no bucle de retroalimentación negativa tamén fai que a ganancia sexa temporalmente inferior a 2 e, polo tanto, estabiliza a oscilación. Unha vez que se determina a frecuencia de oscilación desexada, a amplitude da oscilación pódese sintonizar independentemente da frecuencia a través de R2. Isto pódese calcular do seguinte xeito: As variables ID e VD representan, respectivamente, a corrente directa do díodo e a tensión directa do díodo en D1 e D2. Se R2B está en cortocircuito, obtense unha amplitude de oscilación de aproximadamente ±0.6 V. Coa orde de magnitude correcta para R2B, pódese conseguir o equilibrio para que VOUTPUT converxa. No circuíto mostrado na Figura 1, úsase un digiPOT separado de 100 kΩ para R2B. Conclusión Co circuíto descrito e un digiPOT dual de 10 kΩ, pódense sintonizar frecuencias de oscilación de 8.8 kHz, 17.6 kHz e 102 kHz con valores de resistencia de 8 kΩ, 4 kΩ e 670 Ω, respectivamente, cun erro de baixa frecuencia de só ± 3 %. Tamén son posibles frecuencias de saída máis altas cun efecto sobre o erro de frecuencia. Por exemplo, a 200 kHz, o erro de frecuencia aumentará ata o 6%. Cando se usan tales circuítos en aplicacións dependentes da frecuencia, tamén é importante non violar o límite de ancho de banda dun digiPOT xa que é unha función da resistencia programada. Ademais, a sintonía de frecuencia da Figura 1 require que os valores de resistencia para R1A e R1B sexan os mesmos. Non obstante, as dúas canles só poden configurarse sucesivamente e levar a un estado intermedio crítico momentáneo. Isto pode ser inaceptable para determinadas aplicacións. Nestes casos, é posible usar digiPOT con modo en cadea (por exemplo, AD5204) para permitir que os dous valores de resistencia cambien ao mesmo tempo.

Deixar unha mensaxe 

Lista de mensaxes