數(shù)字電位器(digiPOT)功能多樣，應(yīng)用廣泛,，例如,，用于濾除或生成交流信號。但是,，有時頻率必須能夠有所變化，并根據(jù)應(yīng)用需求調(diào)整,。在此類設(shè)計中,，支持通過適當(dāng)?shù)慕涌谡{(diào)整頻率的可編程解決方案極為有用，在有些情況下,，非常有助于開發(fā),。本文介紹一種簡單易行的可編程振蕩器構(gòu)建方法，其中,，振蕩頻率和幅度可以通過使用digiPOT來彼此獨立地調(diào)節(jié),。

圖1.振幅穩(wěn)定的可編程文氏電橋振蕩器，其中電阻由digiPOT代替,。

圖1顯示的是典型二極管穩(wěn)定文氏電橋振蕩器,，可用于在輸出端(VOUTPUT)產(chǎn)生約10 kHz至200 kHz的精確正弦波信號。文氏電橋振蕩器有兩個橋路,，一個由帶通濾波器構(gòu)成,，另一個由分壓器構(gòu)成。除了ADA4610-1 軌到軌精密放大器之外,，本示例還使用了AD5142digiPOT,，其包含兩個獨立可控的電位器，每個具備256步進分辨率,。電阻值通過SPI編程設(shè)置,，如圖2所示?；蛘?，可以使用由I2C控制的AD5142A。兩種都可用作10 kΩ或100 kΩ電位器,。

圖2.AD5142的功能框圖,。

在圖1所示的經(jīng)典振蕩器電路中，R1A,、R1B,、C1和C2的路徑形成正反饋,，而R2A、R2B和兩個并聯(lián)二極管D1和D2或其電阻RDIODE則形成負反饋,。在這種情況下,，可以使用公式1：

為了實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的振蕩，需要消除環(huán)路增益中的相移,。用公式表示,，振蕩頻率：

其中，R表示AD5142上的可編程電阻值：

D表示AD5142中可編程數(shù)字代碼的十進制等效值,，RAB表示電位器的總電阻,。

為了保持振蕩，文氏電橋振蕩器應(yīng)當(dāng)相對平衡,，也就是說,，正反饋增益和負反饋增益必須協(xié)調(diào)一致。如果正反饋（增益）過大,，振蕩幅度或VOUTPUT將增加,，直至放大器飽和,。如果負反饋占主導(dǎo),，則振蕩幅度將相應(yīng)衰減。

在此處所示的電路中,，增益R2/R1應(yīng)設(shè)置為2左右或更大些,。這會確保信號開始振蕩。

但是,，交替開啟負反饋環(huán)路中的二極管也會導(dǎo)致增益暫時小于2,，從而使振蕩穩(wěn)定下來。

一旦確定所需的振蕩頻率,，就可以通過R2,，不受頻率影響地調(diào)諧振蕩幅度?？梢酝ㄟ^下式計算：

所以,，變量ID和VD分別代表通過D1和D2的二極管正向電流和二極管正向電壓。如果R2B出現(xiàn)短路,，會產(chǎn)生約±0.6 V的振蕩幅度,。R2B的幅度量級正確時，則可達到平衡,，從而使VOUTPUT收斂,。在圖1所示的電路中，R2B采用了一個單獨的100 kΩ digiPOT,。

結(jié)論

通過采用所述的電路和10 kΩ雙digiPOT,，可以分別以8 kΩ,、4 kΩ和670 Ω的電阻值調(diào)諧8.8 kHz、17.6 kHz和102 kHz振蕩頻率,，頻率誤差低至±3%,。提高輸出頻率可能會影響頻率誤差。例如,，200 kHz時,，頻率誤差將增至6%。

在頻率相關(guān)應(yīng)用中使用此類電路時,，必須注意不要超過digiPOT的帶寬限值,，因為該值與可編程電阻呈函數(shù)關(guān)系。此外,，圖1所示的頻率調(diào)諧要求R1A和R1B的電阻值相同,。但是，兩個通道只能依次設(shè)置,，并會導(dǎo)致瞬時臨界中間狀態(tài),。對于某些應(yīng)用，這種情況是不可接受的,。在這些情況下,，可以使用支持菊花鏈模式的digiPOT（例如AD5204），以便能夠同時更改電阻值,。

作者簡介

Thomas Brand于2015年加入德國慕尼黑的ADI公司,，當(dāng)時他還在攻讀碩士。畢業(yè)后,，他參加了ADI公司的培訓(xùn)生項目,。2017年，他成為一名現(xiàn)場應(yīng)用工程師,。Thomas為中歐的大型工業(yè)客戶提供支持,，并專注于工業(yè)以太網(wǎng)領(lǐng)域。他畢業(yè)于德國莫斯巴赫的聯(lián)合教育大學(xué)電氣工程專業(yè),，之后在德國康斯坦茨應(yīng)用科學(xué)大學(xué)獲得國際銷售碩士學(xué)位,。