利用線性電位器創(chuàng)建非線性傳遞函數(shù)

多應(yīng)用要求電路具有非線性傳輸特性，以滿足動(dòng)態(tài)范圍的要求，例如，由電路元器件的線性響應(yīng)實(shí)現(xiàn)音量控制的對(duì)數(shù)輸出，這類電路可用于很多日常消費(fèi)設(shè)備，線性數(shù)字電位器可以通過(guò)簡(jiǎn)單的分壓配置實(shí)現(xiàn)非線性傳輸特性。以下例子選用50kΩ的數(shù)字電位器 MAX5160，各圖表中沒有考慮MAX5160的±25 % 端到端電阻誤差，但是這個(gè)誤差和其它參數(shù)的影響是可以接受的。

圖1、2、3是典型的分壓器結(jié)構(gòu)。假設(shè)Vin是低阻電壓源，Vout是高阻輸入節(jié)點(diǎn)。圖1的傳遞函數(shù)是Vout=Vin×(Rb/Rpot)， Rpot=Ra+Rb,Ra和Rb分別表示Vin到中心抽頭和從中心抽頭到地的電阻。電位器的中心抽頭逐漸從底端升到頂端，Vin的電壓是5V時(shí)，將產(chǎn)生如圖4所示的線性響應(yīng)。

在圖2中增加了一個(gè)串聯(lián)電阻R1會(huì)產(chǎn)生完全不同的結(jié)果，其傳遞函數(shù)非常類似于對(duì)數(shù)曲線，其方程式為Vout=Vin×[Rb/(R1+Rb)]。圖2中R1是10kΩ，可以根據(jù)實(shí)際要求改變R1的阻值，以獲得滿意的對(duì)數(shù)曲線。從偽對(duì)數(shù)響應(yīng)圖表中給出的響應(yīng)曲線可以看出：Vout只能接近滿量程而不能達(dá)到滿量程，輸出幅度的大小與R1的阻值有關(guān)。使用對(duì)數(shù)數(shù)字電位器可以避免這個(gè)問題，但是對(duì)數(shù)數(shù)字電位器每級(jí)只能增加1dB。

圖3中R1接地，這種結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生反對(duì)數(shù)函數(shù)。其方程式為Vout=Vin×[R1/(R1 + Rb)]，從偽反對(duì)數(shù)響應(yīng)圖表中可以看到其響應(yīng)曲線。同樣R1的阻值會(huì)影響輸出動(dòng)態(tài)范圍，這個(gè)電路的輸出不能達(dá)到地電平。■欒成強(qiáng)譯