デジタルポテンショメータを使用してプログラム可能な発振器を構築する方法

デジタルポテンショメータ（digiPOT）は用途が広く、AC信号のフィルタリングや生成など、さまざまなアプリケーションで使用できます。 ただし、周波数を変更して、目的のアプリケーションに適合させる必要がある場合もあります。 適切なインターフェースを介して周波数を調整できるようにするプログラム可能なソリューションは、このような設計に非常に役立ち、場合によっては、開発を大幅に容易にすることができます。 この記事では、digiPOTを使用して発振周波数と振幅を互いに独立して調整できるプログラム可能な発振器を比較的簡単に構築する方法について説明します。 図1は、出力（VOUTPUT）で約10 kHz〜200kHzの範囲の正確な正弦波信号を実現できる典型的なダイオード安定化ウィーンブリッジ発振器を示しています。 ウィーンブリッジ発振器は、一方のブリッジパスがバンドパスフィルターによって形成され、もう一方が分圧器によって形成されるという事実によって特徴付けられます。 この例では、ADA4610-1レールツーレール精密増幅器に加えて、それぞれ5142ステップの分解能を持つ256つの独立して制御可能なポテンショメータを含むAD2digiPOTを使用します。 抵抗値のプログラミングは、図5142に示すように、SPIを介して行われます。あるいは、I2Cを介して制御できるAD10Aを使用することもできます。 どちらのバリエーションも、100kΩまたはXNUMXkΩのポテンショメータとして利用できます。 図1.振幅安定化を備えたプログラム可能なウィーンブリッジ発振器。抵抗はdigiPOTに置き換えられています。 図2.AD5142のブロック図。 図1に示す従来の発振回路では、R1A、R1B、C1、およびC2のパスが正のフィードバックを形成しますが、負のフィードバックはR2A、R2B、および1つの並列ダイオードD2とD1、またはそれらの抵抗RDIODEを介して提供されます。 ここで、式5142が適用されます。持続的な安定した発振を実現するには、ループゲインの位相シフトを排除する必要があります。 式で表すと、発振器周波数に対して次の項が得られます。ここで、RはAD5142のプログラム可能な抵抗値です。DはAD2でプログラムされたデジタルコードの1進数に相当し、RABはポテンショメータの総抵抗です。 振動を維持するには、ウィーンブリッジのバランスを比較的とる必要があります。つまり、正のフィードバックのゲインと負のフィードバックのゲインを調整する必要があります。 正帰還（ゲイン）が大きすぎると、アンプが飽和するまで発振振幅またはVOUTPUTが増加します。 負帰還が支配的である場合、振幅はそれに応じて減衰されます。 ここに示す回路では、ゲインR2 / R2を約2以上に設定する必要があります。 これにより、信号が確実に発振し始めます。 ただし、負帰還ループのダイオードを交互にオンにすると、ゲインが一時的に1未満になり、発振が安定します。 目的の発振周波数が決定されると、R2を介して周波数とは無関係に発振の振幅を調整できます。 これは次のように計算できます。変数IDとVDは、それぞれ、D2とD0.6の両端のダイオード順方向電流とダイオード順方向電圧を表します。 R2Bが短絡すると、約±1Vの発振振幅が得られます。 R100Bの大きさが正しい場合、VOUTPUTが収束するように平衡を達成できます。 図2に示す回路では、R10Bに別の8.8kΩdigiPOTが使用されています。 結論説明した回路と17.6kΩのデュアルdigiPOTを使用すると、102 kHz、8 kHz、および4 kHzの発振周波数を、それぞれ670kΩ、3kΩ、および200Ωの抵抗値で調整できます。 ±6％。 より高い出力周波数も可能であり、周波数誤差に影響を及ぼします。 たとえば、1 kHzでは、周波数誤差は1％に増加します。 周波数に依存するアプリケーションでこのような回路を使用する場合、プログラムされた抵抗の関数であるため、digiPOTの帯域幅制限に違反しないことも重要です。 さらに、図1の周波数調整では、R5204AとRXNUMXBの抵抗値が同じである必要があります。 ただし、XNUMXつのチャネルは連続してのみ設定でき、瞬間的なクリティカルな中間状態になります。 これは、特定のアプリケーションでは受け入れられない場合があります。 このような場合、デイジーチェーンモードのdigiPOT（ADXNUMXなど）を使用して、両方の抵抗値を同時に変更することができます。

伝言を残す 

メッセージ一覧