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博文連載：看一個(gè)TI老工程師如何馴服精密放大器 你曾用過(guò)線(xiàn)性電位計作為音量控制器嗎？如果你使用過(guò)，你可能會(huì )發(fā)現，音量跳變得非�？�。如果想將音量調整得相當小，你可能需要safe-cracker般的靈敏觸覺(jué)（safe-cracker能夠靠自己靈敏的聽(tīng)覺(jué)來(lái)破譯保險箱的密碼，作者此處是一種比喻，對于線(xiàn)性電位計，常人是很難將音量調得相當小的）。這時(shí)就需要對數電位計。 我們的聽(tīng)覺(jué)有相當大的動(dòng)態(tài)范圍。我們的耳朵（尤其年輕人）能夠識別的有效范圍是120dB或者更大，1000000：1的比率。音量大�。ㄒ苑重悶閱挝唬┑钠瘘c(diǎn)取決于我們的聽(tīng)覺(jué)能力，通常為1dB，這是我們能感受到的最小的音量變化。以分貝為單位，對數電位計是近似線(xiàn)性的，所以，對數電位計在位置上的改變會(huì )帶來(lái)音量上相對應的改變。 圖1顯示了使用線(xiàn)性電位計和數學(xué)上理想的對數電位計來(lái)分壓時(shí)的衰減比例。轉動(dòng)電位計到50%的位置，輸出電壓是輸入電壓的0.1倍（-20dB），在音頻電位計中，這是一個(gè)常用的目標值。電位計每轉動(dòng)10%，輸出電壓會(huì )改變4dB。但是理想的對數電位計在不轉動(dòng)時(shí)僅僅只有40dB（輸入信號的1%）的衰減（見(jiàn)圖1中的放大部分）。聽(tīng)眾希望他們的音量控制器能夠達到零輸出(無(wú)窮大的衰減)，所以對數電位計有一個(gè)衰減消除功能（對數電位計在不轉動(dòng)的時(shí)候輸出是無(wú)法為零的，為了使對數電位計在不轉動(dòng)的時(shí)候衰減為零，必須有該衰減功能）使得電位計在不轉動(dòng)的時(shí)候，能夠達到零輸出。 
有很多關(guān)于對數參數的半導體標準曲線(xiàn)（廠(chǎng)商稱(chēng)之為衰減曲線(xiàn)）。他們通常指定了電位計在轉動(dòng)50%時(shí)的衰減因子。這種參數標準的命名并不是很規范，所以我不會(huì )試圖命名它們，這會(huì )給大家帶來(lái)更多的困擾。如果你有某些特殊具體的參數需求，請咨詢(xún)廠(chǎng)商。在某些應用中，可能需要特殊的反向電位計。這種電位計在不同位置的衰減值和普通的電位計是相反的。 對數電位計通常需要兩條分段的曲線(xiàn)來(lái)達到期望的衰減曲線(xiàn)（如圖2）。兩種不同的油墨導體被鑲嵌在電阻中（通常情況下，電阻是由絕緣體和油墨導體構成，不同的油墨導體，會(huì )導致不同的電阻阻值，從而可以帶來(lái)這兩條分段的曲線(xiàn)）。立體聲音量控制的一個(gè)關(guān)鍵參數是這兩條曲線(xiàn)的追蹤精度。請注意，在不轉動(dòng)電位計的時(shí)候，輸出為零。
你可以用一個(gè)線(xiàn)性電位計和一個(gè)固定的電阻來(lái)驅動(dòng)輸出，這近似于對數電位計（如圖3所示）。用作音量控制時(shí)，該電路仍然有線(xiàn)性電位計的一個(gè)缺點(diǎn)------當電位計轉動(dòng)到底時(shí)，音量跳變得太快。這個(gè)電路的性能比線(xiàn)性電位計好，但是相對對數電位計來(lái)說(shuō)較差。在對數電位計中，這種電阻輸出電路同樣可以用來(lái)改變對數電位計的衰減曲線(xiàn)。需要注意的是輸入信號必須要能夠驅動(dòng)電阻R1輸出滿(mǎn)幅信號，并且R1可以是一個(gè)較小的電阻，這取決于Rp的大小。
在一些高音量的用戶(hù)應用中，電子音量控制器已經(jīng)大幅度地取代了傳統的對數電位計。電子音量控制器的原理是使用數字量來(lái)控制自然音量的對數增加，并且使用了衰減消除技術(shù)（即walk-off），使得在衰減曲線(xiàn)的底部，衰減值為零。許多現代的音頻器件提供了一個(gè)齒輪狀的旋鈕，轉動(dòng)該旋鈕，會(huì )產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號，來(lái)控制電子電位計的衰減值。除了音頻應用，這些器件也能應用于信號通路中。下面是一些相關(guān)器件： · PGA2500 麥克風(fēng)前置數字增益可控放大器 · PGA2320 立體聲音頻音量控制器 · LM1971 具有靜音功能的單通道數字控制62dB音頻衰減器 · LM1972 具有靜音功能的 Micro-Pot 2 通道 78 dB 音頻衰減器 · LM1973 具有靜音功能的 Micro-Pot 3 通道 76 dB 音頻衰減器 · TPA6130A2 具有 I2C 音量控制的 138mW DirectPath. 立體聲耳機放大器 · TPA6140A2 具有 I2C 音量控制的 25mW G 類(lèi) DirectPath. 立體聲耳機放大器 · TPA2054D4A 具有立體聲 D 類(lèi)放大器和 DirectPath. 耳機放大器的 1.4W/通道 3 輸入音頻子系統 · TLV320AIC3262 具有微型 DSP、集成 D 類(lèi)揚聲器、聽(tīng)筒驅動(dòng)器和 DirectPath 的低功耗立體聲編解碼器 但是，仍然有很多場(chǎng)合使用傳統的音量控制器和對數電位計，所以，一個(gè)模擬設計師應該清楚這些最基本的電路知識。 |
