圖1顯示的是典型二極管穩定文氏電橋振蕩器，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(gè)橋路，一個(gè)由帶通濾波器構成，另一個(gè)由分壓器構成。除了 ADA4610-1 軌到軌精密放大器之外，本示例還使用了AD5142 digiPOT，其包含兩個(gè)獨立可控的電位器，每個(gè)具備256步進(jìn)分辨率。電阻值通過(guò)SPI編程設置，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1.振幅穩定的可編程文氏電橋振蕩器，其中電阻由digiPOT代替。
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(gè)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(shí)現持續穩定的振蕩，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中可編程數字代碼的十進(jìn)制等效值， RAB 表示電位器的總電阻。
為了保持振蕩，文氏電橋振蕩器應當相對平衡，也就是說(shuō)，正反饋增益和負反饋增益必須協(xié)調一致。如果正反饋（增益）過(guò)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，則振蕩幅度將相應衰減。
在此處所示的電路中，增益R2/R1應設置為2左右或更大些。這會(huì )確保信號開(kāi)始振蕩。
但是，交替開(kāi)啟負反饋環(huán)路中的二極管也會(huì )導致增益暫時(shí)小于2，從而使振蕩穩定下來(lái)。
一旦確定所需的振蕩頻率，就可以通過(guò)R2，不受頻率影響地調諧振蕩幅度?？梢酝ㄟ^(guò)下式計算：
所以，變量ID和VD分別代表通過(guò)D1和D2的二極管正向電流和二極管正向電壓。如果R2B出現短路，會(huì )產(chǎn)生約±0.6 V的振蕩幅度。R2B的幅度量級正確時(shí)，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(gè)單獨的100 kΩ digiPOT。
結論
通過(guò)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(huì )影響頻率誤差。例如，200 kHz時(shí)，頻率誤差將增至6%。
在頻率相關(guān)應用中使用此類(lèi)電路時(shí)，必須注意不要超過(guò)digiPOT 的帶寬限值，因為該值與可編程電阻呈函數關(guān)系。此外，圖1所 示的頻率調諧要求R1A和R1B的電阻值相同。但是，兩個(gè)通道只 能依次設置，并會(huì )導致瞬時(shí)臨界中間狀態(tài)。對于某些應用，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(shí)更改電阻值。