כיצד לבנות מתנדים ניתנים לתכנות באמצעות פוטנציומטרים דיגיטליים

פוטנציומטרים דיגיטליים (digiPOTs) הם מגוונים וניתן להשתמש בהם במגוון רחב של יישומים, למשל, עבור סינון או הפקת אותות AC. יחד עם זאת, לעיתים התדירות חייבת להיות ניתנת למגוון ולהתאים ליישום הרצוי. פתרונות ניתנים לתכנות המאפשרים להתאים את התדר באמצעות ממשק מתאים מועילים מאוד בעיצובים כאלה, ובמקרים מסוימים יכולים להקל מאוד על הפיתוח. מתוארת במאמר זה שיטה לבניית מתנד הניתן לתכנות בקלות יחסית, שבה ניתן לכוונן את תדירות התנודה והמשרעת ללא תלות זה בזה באמצעות digiPOTs. איור 1 מציג מתנד גשר וויין טיפוסי מיוצב דיודה שבאמצעותו ניתן לממש אותות סינוסואידאליים מדויקים בטווח של כ-10 קילו-הרץ עד 200 קילו-הרץ במוצא (VOUTPUT). מתנדים של גשר וויין מאופיינים בעובדה שנתיב גשר אחד נוצר על ידי מסנן פס-פס והשני על ידי מחלק מתח. דוגמה זו משתמשת - בנוסף למגבר המדויק של ADA4610-1 מסילה למסילה - AD5142 digiPOT, המכיל שני פוטנציומטרים הניתנים לשליטה עצמאית, כל אחד ברזולוציה של 256 שלבים. התכנות של ערכי ההתנגדות נעשה באמצעות SPI, כפי שמוצג באיור 2. לחלופין, ניתן להשתמש ב-AD5142A, שניתן לשלוט בו באמצעות I2C. שתי הגרסאות זמינות כפוטנציומטרים של 10 kΩ או 100 kΩ. איור 1. מתנד גשר Wien לתכנות עם ייצוב משרעת שבו הנגדים מוחלפים על ידי digiPOTs. איור 2. דיאגרמת בלוקים של ה-AD5142. במעגל המתנד הקלאסי המוצג באיור 1, הנתיב עם R1A, R1B, C1 ו-C2 יוצר את המשוב החיובי, בעוד שמשוב שלילי מסופק באמצעות R2A, R2B ושתי הדיודות המקבילות D1 ו-D2, או ההתנגדות שלהם RDIODE. כאן, משוואה 1 חלה: כדי להשיג תנודה יציבה מתמשכת, יש צורך לבטל את הסטת הפאזה של רווח הלולאה. מבוטא על ידי נוסחאות, המונח הבא מופק עבור תדר המתנד: כאן, R הוא ערך ההתנגדות הניתן לתכנות ב-AD5142: D הוא המקבילה העשרונית של הקוד הדיגיטלי שתוכנת ב-AD5142, ו-RAB הוא ההתנגדות הכוללת של הפוטנציומטר. כדי לקיים תנודה, גשר ה-Wien צריך להיות מאוזן יחסית - כלומר, יש לתאם את הרווח של המשוב החיובי והרווח של המשוב השלילי. אם המשוב החיובי (הגבר) גדול מדי, משרעת התנודה או ה-VOUTPUT יגדלו עד שהמגבר ירוויה. אם המשוב השלילי שולט, אזי האמפליטודה תופחת בהתאם. עבור המעגל המוצג כאן, יש להגדיר את ההגבר R2/R1 לכ-2 או מעט יותר. זה מבטיח שהאות מתחיל להתנודד. עם זאת, ההדלקה החלופית של הדיודות בלולאת המשוב השלילי גורמת גם להגבר להיות פחות מ-2 באופן זמני ובכך מייצב את התנודה. לאחר קביעת תדר התנודה הרצוי, ניתן לכוון את משרעת התנודה ללא תלות בתדר באמצעות R2. ניתן לחשב זאת באופן הבא: המשתנים ID ו-VD מייצגים בכך, בהתאמה, את זרם הדיודה קדימה ומתח הדיודה קדימה על פני D1 ו-D2. אם R2B מקוצר, נוצרת משרעת תנודה של בערך ±0.6 V. עם סדר הגודל הנכון עבור R2B, ניתן להשיג שיווי משקל כך ש-VOUTPUT מתכנס. במעגל המוצג באיור 1, 100 kΩ digiPOT נפרד משמש עבור R2B. מסקנה עם המעגל המתואר ו-digiPOT כפול של 10 kΩ, ניתן לכוונן תדרי תנודה של 8.8 קילו-הרץ, 17.6 קילו-הרץ ו-102 קילו-הרץ עם ערכי התנגדות של 8 kΩ, 4 kΩ ו-670 Ω, בהתאמה, עם שגיאת תדר נמוך בלבד. ±3%. תדרי פלט גבוהים יותר אפשריים גם עם השפעה על שגיאת התדר. לדוגמה, ב-200 קילו-הרץ, שגיאת התדר תגדל ל-6%. בעת שימוש במעגלים כאלה ביישומים תלויי תדר, חשוב גם לא להפר את מגבלת רוחב הפס של digiPOT מכיוון שהוא פונקציה של ההתנגדות המתוכנתת. בנוסף, כוונון התדרים באיור 1 מחייב שערכי ההתנגדות עבור R1A ו-R1B יהיו זהים. עם זאת, ניתן להגדיר את שני הערוצים רק ברציפות ולהוביל למצב ביניים קריטי רגעי. זה עשוי להיות בלתי מקובל עבור יישומים מסוימים. במקרים כאלה, ניתן להשתמש ב-digiPOTs עם מצב שרשרת דייזי (לדוגמה, AD5204) כדי לאפשר לשני ערכי ההתנגדות להשתנות בו-זמנית.

השאר הודעה 

רשימת הודעות