摘要：這篇應(yīng)用筆記討論了傳統(tǒng)運(yùn)算放大器(op amp)中如何使用數(shù)字電位器實(shí)現(xiàn)增益控制。文中給出了典型運(yùn)算放大器配置(反相，同相)的實(shí)例，利用數(shù)字電位器代替標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械電位器。
這篇技術(shù)簡(jiǎn)介要求理解放大器典型增益控制電路的配置，討論了線性和非線性數(shù)字電位器應(yīng)用。基本的技術(shù)需求是在音頻或其它電位器/運(yùn)算放大器應(yīng)用中，用固態(tài)電位器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械電位器。本文還介紹了校準(zhǔn)和偏置控制應(yīng)用中(諸如工業(yè)控制、音頻和電信)用數(shù)字電位器代替機(jī)械電位器的背景需求。
簡(jiǎn)介
圖1所示電路提供了一個(gè)反相或同相放大信號(hào)的配置。當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時(shí)，電路表現(xiàn)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的反相放大器；當(dāng)S1斷開、S2閉合時(shí)，信號(hào)傳送到運(yùn)算放大器的同相輸入端，電路表現(xiàn)為一個(gè)同相放大器。如果S1和S2是單芯片模擬開關(guān)，可利用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)該電路的控制。
圖1. 當(dāng)S1斷開、S2閉合時(shí)，電路為-1倍增益的反相放大器；當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí)，電路為+1倍增益的同相放大器。
數(shù)字電位器簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)
可使用電位器來代替開關(guān)。當(dāng)滑動(dòng)端位于電位器的高端時(shí)，選擇同相放大；滑動(dòng)端位于另外一端時(shí)，選擇反相放大。利用線性數(shù)字電位器(如DS1267，圖2所示)可以數(shù)字控制放大器的極性和增益。因?yàn)楹芏鄶?shù)字電位器具有雙路配置，使得電路中“額外的”一個(gè)電位器用于信號(hào)處理任務(wù)。電位器滑動(dòng)端位置可通過3線接口(由/RST、CLK和DQ組成)配置；寫入00000000時(shí)，將滑動(dòng)端設(shè)置在電位器的最低端，此時(shí)電路配置為反相放大(增益 = -1)。寫入11111111時(shí)，滑動(dòng)端位于電位器的最高端，將電路配置為同相放大(增益 = +1)。當(dāng)滑動(dòng)端設(shè)置在這兩個(gè)值之間時(shí)，增益將在+1至-1之間變化。
圖2. 利用數(shù)字電位器代替S1和S2，可以數(shù)字控制電路增益(從-1至+1)。DS1267上電時(shí)滑動(dòng)端位于電位器的中心位置，相當(dāng)于在反相和同相輸入端施加相同電壓，使運(yùn)算放大器輸出為零，從而建立一個(gè)有效的上電靜音功能。
其它功能
電路的一個(gè)附加功能是當(dāng)DS1267首次上電時(shí)，滑動(dòng)端自動(dòng)設(shè)置在電位器的中心位置。相當(dāng)于向運(yùn)算放大器的輸入端施加了相同信號(hào)，運(yùn)算放大器輸出零信號(hào)，從而建立一個(gè)上電靜音功能！
對(duì)數(shù)電位器，如DS1802，也可用于該電路配置。但由于是對(duì)數(shù)抽頭，不能實(shí)現(xiàn)反相至同相增益的平滑變換。可以進(jìn)行某些增益控制，但兩種工作模式不對(duì)稱。另外，在電位器的高端和低端之間跳變可實(shí)現(xiàn)增益在-1和+1之間的切換，利用一個(gè)“額外的”電位器可以替代模擬開關(guān)。 |
