Circuito de op-amp para controlar la ganancia de dos canales analógicos con un potenciómetro de una sola sección

Question

Estoy trabajando en el diseño de mi propio amplificador de auriculares de altísima fidelidad. Una de las cosas que quiero incorporar es un circuito para controlar las ganancias de los dos canales utilizando un potenciómetro de un solo canal, y quiero utilizar op-amps y componentes discretos para la adaptación de alta precisión de canal a canal. Un circuito para hacer exactamente esto se describe en este artículo , pero la imagen del esquema ha 404ed. Estoy intentando recrear el esquema del cuerpo del artículo. La clave es que el wiper del potenciómetro está conectado a tierra, por lo que tenemos dos resistencias que varían inversamente. Hay algunos conceptos como la retroalimentación positiva que me resultan difíciles de entender intuitivamente, por lo que sólo he podido llegar a una parte. Agradecería que me ayudaran a recrear este circuito.

Definiciones, de tanto releer el artículo:

• V1, V2: tensiones de entrada a las primeras etapas. Las señales que deben ser amplificadas por el mismo factor.
• R: la resistencia total del potenciómetro, así como un valor de resistencia que se utiliza en otro lugar para otras resistencias
• Rg: otro valor de resistencia común
• K: la posición del limpiaparabrisas, de 0 a 1

Esto es lo que tengo hasta ahora, y mi justificación.

la señal en la entrada no inversora de A1 es ... K x V1. Este voltaje es reforzado por la ganancia no inversora de A1 de G = 1 + RG/R para producir una ganancia global en función de K dada por VOUT/VIN = KG.

A1 está en una configuración no inversora con la red de ganancia definida por resistencias pasivas con valores RG y R, y la tensión en la entrada no inversora es K*V1.

La retroalimentación positiva de la salida de A1 al terminal CCW de P da como resultado un impulso de corriente constante al pote, dado por I = V1/R. Por lo tanto, la señal en la entrada no inversora de A1 es igual a I x K x R = (V1/R) x K x R = K x V1

Uno de los terminales del potenciómetro está en la entrada no inversora de A1, y recibe una corriente constante de una red de retroalimentación positiva. Esta corriente está ajustando el voltaje en el terminal de entrada del amplificador óptico. En cuanto a la red que le está dando esa corriente constante, no tengo ni idea.

Alrededor del terminal CW de A2 y P hay una topología que produce una señal de V2(1 - K)(1 + R/RG) en la salida de A2

Esto suena como la misma topología que U1, ya que la otra sección de resistencia del potenciómetro estaría cambiando inversamente a K.

Tras la atenuación por la red de retroalimentación de A3 a V2(1 - K), esta tensión aparece en la entrada inversora de A3. Por lo tanto, la tensión diferencial vista por A3 es V2 - V2(1 - K) = V2 x K. Cuando se amplifica por la ganancia de A3 de (1 + RG/R) = G, esta tensión se convierte en V2 x K x G. La ganancia de A3, en consecuencia, es igual a KG, al igual que la de A1

Se trata de algún tipo de circuito amplificador diferencial, en el que la salida de A2 va a la red de entrada inversora y la señal V2 no modificada va a la entrada no inversora. No estoy seguro de cómo se ha conseguido la mencionada "atenuación en la red de retroalimentación" o el valor final de la ganancia. Es de suponer que aquí tenemos un poco más de libertad.

Answer 1

Aquí hay una simulación LTSPICE del circuito de Woodward hecha por alguien en DIYAudio :

Obviamente, R5/R5A representa el potenciómetro.

Es interesante (al menos en teoría).

Answer 2

El artículo dice:-

La retroalimentación positiva de la salida de A1 al terminal CCW de P resulta en un impulso de corriente constante al pote... el voltaje diferencial visto por A3...

De esto deduzco que cada mitad del pote es conducida con una corriente proporcional a las señales de entrada. El voltaje a través de cada mitad es proporcional a su resistencia, por lo que al girar el pote el volumen se "desvanece" de un canal al otro. Un amplificador diferencial resta entonces la señal del segundo canal del pote de la señal de entrada, para producir una señal cuyo volumen sigue el del otro canal.

Es posible que nunca lleguemos a saber exactamente qué contenía el circuito descrito en el artículo, pero el siguiente esquema reproduce su funcionalidad básica.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

En este circuito los op amps OA1 y OA2 están configurados como generadores de corriente constante controlados por las señales de entrada. R2 y R3 ajustan la corriente a través de cada mitad del pote a 0,1mA/V, lo que produce 1V/V (es decir, una atenuación de 0dB) a través de la mitad del pote cuando está en la resistencia máxima. OA3 toma la señal de una mitad del pote y la resta de la señal de entrada para "invertir" el nivel de volumen en ese canal.