數位電位器(digiPOT)功能多樣且應用相當廣泛，例如，用於濾除或產生交流訊號。但是，有時頻率必須能夠有所變化，並根據應用需求調整。在此類設計中，支援透過適當的介面調整頻率的可編程解決方案便顯得相當有用，在有些情況下，更非常有助於開發。本文將介紹一種簡單易行的可編程振盪器構建方法，其中，振盪頻率和幅度可以透過使用digiPOT來彼此獨立地調節。
圖1.振幅穩定的可編程文氏電橋振盪器，其中電阻由digiPOT代替
圖1顯示的是典型二極體穩定文氏電橋振盪器，其可用於在輸出端(VOUTPUT)產生約10 kHz至200 kHz的精準正弦波訊號。文氏電橋振盪器有兩個橋路，一個由帶通濾波器構成，另一個由分壓器構成。除了ADA4610-1 軌對軌精密放大器之外，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步進解析度。電阻值透過SPI程式設計設定，如圖2所示。或者，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所示的經典振盪器電路中，R1A、R1B、C1和C2的路徑形成正回饋，而R2A、R2B和兩個並聯二極體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：
為了實現持續穩定的振盪，需要消除環路增益中的相移。用公式表示，振盪頻率：
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位等效值，RAB表示電位器的總電阻。
為了保持振盪，文氏電橋振盪器應當相對平衡，也就是說，正回饋增益和負反饋增益必須協調一致。如果正回饋（增益）過大，振盪幅度或VOUTPUT將增加，直至放大器飽和。如果負反饋占主導，則振盪幅度將相應衰減。
在此處所示的電路中，增益R2/R1應設定為2左右或更大些。這會確保訊號開始振盪。
但是，交替開啟負反饋迴路中的二極體也會導致增益暫時小於2，從而使振盪穩定下來。
一旦確定所需的振盪頻率，就可以經由R2不受頻率影響地調諧振盪幅度。可以透過下式計算：
所以，變數ID和VD分別代表通過D1和D2的二極體正向電流和二極體正向電壓。如果R2B出現短路，會產生約±0.6 V的振盪幅度。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採用了一個單獨的100 kΩ digiPOT。
結論
透過採用所述的電路和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振盪頻率，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%。
在頻率相關應用中使用此類電路時，必須注意，不要超過digiPOT的頻寬限值，因為該值與可編程電阻呈函數關係。此外，圖1所示的頻率調諧要求R1A和R1B的電阻值相同。但是，兩個通道只能依次設定，並會導致暫態臨界中間狀態。對於某些應用，這種情況是不可接受的。在這些情況下，可以使用支援菊鍊模式的digiPOT（例如AD5204），以便能夠同時更改電阻值。
