كيفية بناء مذبذبات قابلة للبرمجة باستخدام مقاييس الجهد الرقمية

مقاييس الجهد الرقمية (digiPOTs) متعددة الاستخدامات ويمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، على سبيل المثال ، لتصفية إشارات التيار المتردد أو توليدها. ومع ذلك ، يجب أحيانًا أن يكون التردد قادرًا على التغيير والتكيف مع التطبيق المطلوب. الحلول القابلة للبرمجة التي تمكن من تعديل التردد عبر واجهة مناسبة مفيدة للغاية في مثل هذه التصميمات ، وفي بعض الحالات ، يمكن أن تسهل التطوير بشكل كبير. تم وصف طريقة لبناء مذبذب قابل للبرمجة بسهولة نسبيًا حيث يمكن تعديل تردد التذبذب والسعة بشكل مستقل عن بعضهما البعض باستخدام digiPOTs في هذه المقالة. يوضح الشكل 1 مذبذب جسر فيينا النموذجي المستقر بالديود والذي يمكن من خلاله تحقيق إشارات جيبية دقيقة في النطاق من حوالي 10 كيلو هرتز إلى 200 كيلو هرتز عند الإخراج (VOUTPUT). تتميز مذبذبات Wien-bridge بحقيقة أن أحد مسارات الجسر يتشكل بواسطة مرشح تمرير النطاق والآخر بواسطة مقسم الجهد. يستخدم هذا المثال - بالإضافة إلى مضخم الدقة ADA4610-1 من السكك الحديدية إلى السكك الحديدية - AD5142 digiPOT ، والذي يحتوي على مقياسين للجهد يمكن التحكم فيهما بشكل مستقل ، كل منهما بدقة 256 خطوة. تتم برمجة قيم المقاومة عبر SPI ، كما هو موضح في الشكل 2. وبدلاً من ذلك ، يمكن استخدام AD5142A ، الذي يمكن التحكم فيه عبر I2C. كلا الخيارين متاحان كمقاييس فرق جهد 10 كيلو أوم أو 100 كيلو أوم. الشكل 1. مذبذب جسر فيينا القابل للبرمجة مع تثبيت اتساع حيث يتم استبدال المقاومات بواسطة digiPOTs. الشكل 2. مخطط كتلة AD5142. في دائرة المذبذب الكلاسيكية الموضحة في الشكل 1 ، يشكل المسار مع R1A و R1B و C1 و C2 ردود فعل إيجابية ، في حين يتم توفير التغذية المرتدة السلبية عبر R2A و R2B والثنائيين المتوازيين D1 و D2 ، أو RDIODE المقاومة. هنا ، يتم تطبيق المعادلة 1: لتحقيق تذبذب مستقر ومستمر ، من الضروري القضاء على تحول الطور لكسب الحلقة. يتم التعبير عن المصطلح التالي بواسطة الصيغ لتردد المذبذب: هنا ، R هي قيمة المقاومة القابلة للبرمجة على AD5142: D هو المكافئ العشري للرمز الرقمي المبرمج في AD5142 ، و RAB هو المقاومة الكلية لمقياس الجهد. للحفاظ على التذبذب ، يجب أن يكون جسر فيينا متوازنًا نسبيًا - أي يجب تنسيق اكتساب ردود الفعل الإيجابية وكسب ردود الفعل السلبية. إذا كانت التغذية الراجعة الإيجابية (الكسب) كبيرة جدًا ، فستزداد سعة التذبذب أو VOUTPUT حتى يشبع مكبر الصوت. إذا هيمنت ردود الفعل السلبية ، فسيتم إخماد السعة وفقًا لذلك. بالنسبة للدائرة الموضحة هنا ، يجب ضبط الكسب R2 / R1 على 2 تقريبًا أو أعلى إلى حد ما. هذا يضمن أن الإشارة تبدأ في التذبذب. ومع ذلك ، فإن التشغيل البديل للثنائيات في حلقة التغذية الراجعة السلبية يتسبب أيضًا في أن يكون الكسب أقل مؤقتًا من 2 وبالتالي يعمل على استقرار التذبذب. بمجرد تحديد تردد التذبذب المطلوب ، يمكن ضبط سعة التذبذب بشكل مستقل عن التردد عبر R2. يمكن حساب ذلك على النحو التالي: يمثل المتغير ID و VD ، على التوالي ، التيار الأمامي للديود والجهد الأمامي للديود عبر D1 و D2. إذا تم تقصير R2B ، فسيتم إنتاج سعة تذبذب تبلغ حوالي ± 0.6 فولت. باستخدام الترتيب الصحيح لمقدار R2B ، يمكن تحقيق التوازن بحيث يتقارب VOUTPUT. في الدائرة الموضحة في الشكل 1 ، يتم استخدام 100 kΩ digiPOT منفصل لـ R2B. الخلاصة مع الدائرة الموصوفة و 10 kΩ digiPOT مزدوج ، يمكن ضبط ترددات التذبذب البالغة 8.8 كيلوهرتز و 17.6 كيلوهرتز و 102 كيلوهرتز بقيم مقاومة 8 كيلو أوم و 4 كيلو أوم و 670 أوم ، على التوالي ، مع خطأ تردد منخفض يبلغ فقط ± 3٪. من الممكن أيضًا وجود ترددات خرج أعلى مع تأثير على خطأ التردد. على سبيل المثال ، عند 200 كيلو هرتز ، سيزداد خطأ التردد إلى 6٪. عند استخدام مثل هذه الدوائر في التطبيقات التي تعتمد على التردد ، من المهم أيضًا عدم انتهاك حد عرض النطاق الترددي لـ digiPOT لأنها دالة للمقاومة المبرمجة. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب ضبط التردد في الشكل 1 أن تكون قيم المقاومة لـ R1A و R1B متطابقة. ومع ذلك ، لا يمكن تعيين القناتين إلا على التوالي وتؤدي إلى حالة وسيطة حرجة لحظية. قد يكون هذا غير مقبول لبعض التطبيقات. في مثل هذه الحالات ، من الممكن استخدام digiPOTs مع وضع سلسلة ديزي (على سبيل المثال ، AD5204) للسماح بتغيير قيم المقاومة في نفس الوقت.

اترك رسالة 

قائمة الرسالة