可實現(xiàn)非線性光亮度控制的線性電位器
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作者：Stephan Goldstein,Analog Devices#BSD# Wilmington#B
時間：2005-09-09
來源：EDN電子設計技術
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人眼對光亮度很高的非線性響應會給可調照明設計者帶來問題。簡單的硬件或軟件線性控制方法將大部分視在亮度變化壓縮到調整范圍的一個較小部分內(nèi)，因此需要有很強的非線性控制特性。這種非線性控制特性將亮度調整擴展到一個較寬范圍內(nèi)，提供一種更為自然的感覺。本設計實例介紹如何用一個廉價線性電位器來開發(fā)一種令人滿意的硬件技術。在暗室實驗中，由于有固定的屏障遮蔽安全燈，因此房間的一個角落很暗。利用從廢料箱中檢到的廢棄元件，您可以組裝一個簡單的紅色LED輔助安全燈，如果燈亮度可調，您還可以調整燈的亮度并減少打印紙生霧的風險。但這種情況下的實驗缺少音帶密集度控制電位器，并可能需要買一個。
圖1示出了該技術的一種簡化版本。與二極管相連的晶體管Q1與一個AD589 1.235V參考IC1，在節(jié)點A上產(chǎn)生一個1.235V+VBE(Q1) 的參考電壓。連接于節(jié)點A與Q2發(fā)射極之間的線性電位器R2及電阻器R3，使Q2發(fā)射極與集電極電流按1.235V/(R2+R3) 規(guī)率變化。此關系并不十分精確，因為Q1與Q2的VBE電壓會隨著您調節(jié)電位器而略微變化，但實際上這種非線性（假如為非對數(shù)）特性工作得很好。
圖1示出了該技術的一種簡化版本。與二極管相連的晶體管Q1與一個AD589 1.235V參考IC1，在節(jié)點A上產(chǎn)生一個1.235V+VBE(Q1) 的參考電壓。連接于節(jié)點A與Q2發(fā)射極之間的線性電位器R2及電阻器R3，使Q2發(fā)射極與集電極電流按1.235V/(R2+R3) 規(guī)率變化。此關系并不十分精確，因為Q1與Q2的VBE電壓會隨著您調節(jié)電位器而略微變化，但實際上這種非線性（假如為非對數(shù)）特性工作得很好。
晶體管Q2的集電極電流會在R4兩端產(chǎn)生一個控制電壓，由于Q2總是在接近飽和狀態(tài)下工作，因此元件會將Q2的集電極－基極正向偏壓限制在可接受的200 mV上。當您為了獲得最大亮度將R2設置在其最小阻值上時，電阻器R3會限制LED電流，而當您將R2設置在其最大阻值上以獲取最小亮度時，則R1會限制通過IC1的電流。
在Q2集電極上產(chǎn)生的參考電壓，驅動由一個AD8031滿擺幅運放IC2、一個IRFD010低功耗MOSFET Q3、R5、R6及C2組成的標準集成伺服放大器。該伺服放大器將流過R5的電流設置為R4/R5乘以流過R4的電流。電阻器R7隔離Q3柵極電容以避免負載引起IC2不穩(wěn)定。一個12V直流塊為電路提供電源，并允許每串使用4個LED，每串LED兩端的總壓降約為8V。為避免電流擾亂并為每個串聯(lián)LED提供最大大約為20 mA的電流，電阻器R8通過R11將Q3的漏極電流一分為四，每個電阻器上的壓降為1V，以使Q3能支持3V的漏－源電壓及大約250mW的功耗。如果您增加LED的數(shù)量或電源電壓，則您可能需要用一個功耗更高的MOSFET來代替Q3。
在Q2集電極上產(chǎn)生的參考電壓，驅動由一個AD8031滿擺幅運放IC2、一個IRFD010低功耗MOSFET Q3、R5、R6及C2組成的標準集成伺服放大器。該伺服放大器將流過R5的電流設置為R4/R5乘以流過R4的電流。電阻器R7隔離Q3柵極電容以避免負載引起IC2不穩(wěn)定。一個12V直流塊為電路提供電源，并允許每串使用4個LED，每串LED兩端的總壓降約為8V。為避免電流擾亂并為每個串聯(lián)LED提供最大大約為20 mA的電流，電阻器R8通過R11將Q3的漏極電流一分為四，每個電阻器上的壓降為1V，以使Q3能支持3V的漏－源電壓及大約250mW的功耗。如果您增加LED的數(shù)量或電源電壓，則您可能需要用一個功耗更高的MOSFET來代替Q3。
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