数控双极性放大器设计

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这篇技术简介要求理解放大器典型增益控制电路的配置,讨论了线性和非线性数字电位器应用。基本的技术需求是在音频或其它电位器/运算放大器应用中,用固态电位器代替传统的机械电位器。本文还介绍了校准和偏置控制应用中(诸如工业控制、音频和电信)用数字电位器代替机械电位器的背景需求。

 

简介

 

图1所示电路提供了一个反相或同相放大信号的配置。当开关S1闭合、S2断开时,电路表现为一个标准的反相放大器;当S1断开、S2闭合时,信号传送到运算放大器的同相输入端,电路表现为一个同相放大器。如果S1和S2是单芯片模拟开关,可利用数字信号完成对该电路的控制。

 

反相或同相放大信号的配置图

图1. 当S1断开、S2闭合时,电路为-1倍增益的反相放大器;当S1闭合、S2断开时,电路为+1倍增益的同相放大器。

 

数字电位器简化电路设计

 

可使用电位器来代替开关。当滑动端位于电位器的高端时,选择同相放大;滑动端位于另外一端时,选择反相放大。利用线性数字电位器(如DS1267,图2所示)可以数字控制放大器的极性和增益。因为很多数字电位器具有双路配置,使得电路中“额外的”一个电位器用于信号处理任务。电位器滑动端位置可通过3线接口(由/RST、CLK和DQ组成)配置;写入00000000时,将滑动端设置在电位器的最低端,此时电路配置为反相放大(增益 = -1)。写入11111111时,滑动端位于电位器的最高端,将电路配置为同相放大(增益 = +1)。当滑动端设置在这两个值之间时,增益将在+1至-1之间变化。

 

数字电位器简化电路图

 

图2. 利用数字电位器代替S1和S2,可以数字控制电路增益(从-1至+1)。DS1267上电时滑动端位于电位器的中心位置,相当于在反相和同相输入端施加相同电压,使运算放大器输出为零,从而建立一个有效的上电静音功能。

 

其它功能

 

电路的一个附加功能是当DS1267首次上电时,滑动端自动设置在电位器的中心位置。相当于向运算放大器的输入端施加了相同信号,运算放大器输出零信号,从而建立一个上电静音功能!

 

对数电位器,如DS1802,也可用于该电路配置。但由于是对数抽头,不能实现反相至同相增益的平滑变换。可以进行某些增益控制,但两种工作模式不对称。另外,在电位器的高端和低端之间跳变可实现增益在-1和+1之间的切换,利用一个“额外的”电位器可以替代模拟开关。

 

 

 

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