Цифровой потенциометр управляет частотой среза

Linear Technology LT1097

Журнал РАДИОЛОЦМАН, июль 2019

Chuck Wojslaw

EDN

Традиционный метод управления верхней частотой среза в базовой схеме инвертирующего усилителя состоит в подключении конденсатора C параллельно резистору R2 (Рисунок 1). Емкость конденсатора C определяет частоту среза. R1 и R2 независимо устанавливают величину усиления схемы, которая равна R2/R1. Если частота среза должна быть переменной, можно использовать конденсатор переменной емкости. Однако с этим подходом связаны две основные проблемы. Во-первых, схема непригодна для компьютерного управления, а во-вторых, выбор переменных конденсаторов с емкостью в области нанофарад очень мал.

Управление частотой среза с использованием традиционной схемы инвертирующего усилителя сопряжено с рядом проблем, таких как ограниченный выбор конденсаторов переменной емкости.
Рисунок 1. Управление частотой среза с использованием
традиционной схемы инвертирующего усилителя
сопряжено с рядом проблем, таких как ограниченный
выбор конденсаторов переменной емкости.

Схема на Рисунке 2а представляет собой инвертирующий усилитель, в котором цифровой потенциометр и конденсатор постоянной емкости используются в качестве входа Т-образной схемы. Величина коэффициента усиления этой инвертирующей схемы также равна R2/R1. Однако частота среза теперь задается номиналами R1, C, сопротивлением потенциометра и положением его движка. Цифровое управление положением движка потенциометра позволяет программировать верхнюю частоту среза.

Инвертирующий усилитель, в котором использованы цифровой потенциометр и конденсатор постоянной емкости, позволяет программировать частоту среза (а). Эту схему можно представить в виде четырехполюсника (б).
Рисунок 2. Инвертирующий усилитель, в котором использованы цифровой потенциометр
и конденсатор постоянной емкости, позволяет программировать частоту среза (а).
Эту схему можно представить в виде четырехполюсника (б).

Найти выражение, описывающее зависимость коэффициента усиления схемы от частоты, можно несколькими способами. Один из подходов заключается в использовании Y-параметров, или параметров комплексной проводимости. Если рассматривать цепи A и B как два порта (Рисунок 2б), то отношение комплексной проводимости прямой передачи входного порта y21A к комплексной проводимости обратной передачи порта обратной связи y12B дает следующее выражение для коэффициента усиления:

В этом выражении k представляет собой число, которое изменяется от 0 до 1 и отражает пропорциональное положение движка относительно одного конца потенциометра (0) до другого конца (1).

Коэффициент усиления схемы выражается формулой

Это выражение имеет тот же вид, что и выражение для усилителя или фильтра нижних частот с коэффициентом усиления –R2/R1 и частотой среза

По мере того, как движок программно перемещается от одного конца потенциометра к другому, k изменяется от 0, проходит через среднюю точку (1/2) и достигает 1, а частота среза изменяется от бесконечного значения до минимального, и вновь до бесконечного. Минимальная частота равна

Величина k для цифровых потенциометров семейства XDCP может изменяться от 0 до 1. Количество отводов, или программируемых положений движка определяет разрешение схемы. R1 на схеме представляет полное сопротивление RTOTAL потенциометра. В зависимости от типа потенциометра в семействе, количество отводов может составлять от 32 до 256, а RTOTAL может иметь значения от 1 кОм до 1 МОм. Потенциометр может сохранять настройку положения движка в энергонезависимой памяти, что позволяет при включении питания возвращаться к заданному значению частоты среза.

Для схемы на Рисунке 2а коэффициент усиления равен 4.7, а частота среза регулируется от 6.4 кГц до теоретически бесконечного значения. В схеме использована микросхема 10-килоомного цифрового потенциометра X9C103 со 100 отводами и трехпроводным интерфейсом. Схема будет полезной в приложениях воспроизведения звука, управления и обработки сигналов.

Материалы по теме

  1. Datasheet Intersil X9C103
  2. Datasheet Linear Technology LT1097

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Digitally controlled potentiometer sets cutoff frequency

Цена LT1097LT1097 на РадиоЛоцман.Цены — от 18,59 до 257 руб.
35 предложений от 25 поставщиков
ОУх1 Прецизионный микромощный; Uпит=±1.2...±20В; Iпот.=350мкА; Uсм=10мкВ; 0.2В/мкС, f=700кГц, Uш=16нВ/Гц
ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
AliExpress10 шт./лот LT1097CN8 LT1097 DIP8 j19 руб.
ЭлрусAnalog DevicesLT1097S8PBFот 42 руб.
ЭлитанAnalog DevicesLT1097S8PBF98 руб.
Берёзка Электронные КомпонентыAnalog DevicesLT1097S8PBFот 135 руб.
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя