¿Control digital de ganancia con un potenciómetro digital?

Question

Quiero hacer un amplificador de audio con control de volumen digital. Me imagino que mediante el ajuste de la ruta de retroalimentación que no voy a cambiar la impedancia de entrada y no afectará a la respuesta de frecuencia. (aparte del producto de ancho de banda de ganancia)

¿Le parece razonable la siguiente configuración?

¿Sería buena una olla digital para esta aplicación?

¿Existe algún inconveniente de los potenciómetros digitales que desconozca y que los haga indeseables para esta aplicación?

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Answer 1

Veo dos cosas que no son óptimas en ese diseño. Para la discusión voy a utilizar un potenciómetro digital al azar que encontré de este artículo: El DS1881 . La mayoría son de construcción similar.

Resistencia del limpiaparabrisas

Un potenciómetro digital tiene un resistencia del limpiaparabrisas en comparación con un potenciómetro mecánico. No sólo es alto, posiblemente del orden de cientos de ohmios, sino que además no es muy estable ni está bien definido. El DS1881 lo lista como 160 Ω típico pero hasta 250 Ω máximo . Puede variar con el voltaje de la señal y tal.

No es un problema si está en serie con una entrada de alta impedancia, por ejemplo la entrada de un op-amp. Entonces hay una corriente insignificante a través de él, y por lo tanto, una caída de tensión insignificante. En tu caso, el wiper está en paralelo con una sección del potenciómetro:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Como por aquí circulará cierta cantidad de corriente, afectará a la señal. ¿Cuánto? No mucho, está algo amortiguada por la resistencia en serie de 10 kΩ y el resto de la sección del potenciómetro, pero eso nos lleva al siguiente problema:

Variación absoluta de la resistencia

Un potenciómetro digital tiene un recorrido bien definido y recortado relación pero su resistencia absoluta puede variar mucho:

PARÁMETRO

SÍMBOLO

CONDICIONES

MIN

TYP

MAX

UNIDADES

Resistencia de extremo a extremo

R _EE

+25 °C

45

kΩ

Tolerancia de resistencia de extremo a extremo

+25 °C

-20

+20

%

Coeficiente ratiométrico de temperatura

30

ppm/°C

Coeficiente de temperatura de resistencia de extremo a extremo

750

ppm/°C

Resistencia del limpiaparabrisas

R _W

160

250

Ω

Observe la tolerancia de resistencia de ±20% y el coeficiente de temperatura de 750 ppm/°C.

Puesto que usted desea utilizarlo como un reóstato, usted es golpeado por esto. Si importa, eso depende de ti. En realidad sólo hará que la ganancia fluctúe un poco por la temperatura y así sucesivamente. Un potenciómetro digital debe ser utilizado como un divisor de tensión, por lo que puede tomar ventaja de la estrecha coincidencia entre los pasos.

Le artículo que he enlazado, de Maxim, tiene unos cuantos circuitos de audio a los que quizá quieras echar un vistazo, con pros y contras.

Answer 2

Los potenciómetros digitales son, de hecho, una solución subóptima para cambiar la ganancia de un amplificador -- la parásita de un RDAC/digipot es mucho peor que la de un potenciómetro mecánico, y problemas como el ruido de cremallera también pueden arruinarte el día. Incluso una vez resueltos estos problemas, la característica de ganancia frente a código de un amplificador con un digipot controlando su ganancia es bastante molesta (es decir, no lineal en sentidos no buenos).

Una solución mejor sería utilizar un circuito integrado de amplificador controlado por tensión como el THAT2180 controlado por un DAC de salida de tensión barato. Esto le proporciona un control lineal en dB con un rendimiento de ruido mucho mejor (¡sin ruido de cremallera!) y una THD lo suficientemente buena para los profesionales.

Answer 3

Yo iría y usaría el pote en la entrada o salida como divisor de voltaje, pero esto también debería funcionar. Usar un poti digital para cambiar el comportamiento de amplitud de sistemas analógicos es exactamente para lo que están diseñados.

Por cierto, también existen los PGA (amplificadores de ganancia programable); quizá te interesen.

Answer 4

Los potenciómetros digitales pueden tener hasta 50 - 100pF de capacitancia parásita a tierra, lo que puede alterar las características de frecuencia del amplificador cuando se utilizan en la red de realimentación. Y la forma cambiará con el valor del potenciómetro. Si se utiliza como divisor de entrada con un amplificador de ganancia fija, tendrá más ruido innecesario. Por eso hay circuitos integrados de control de ganancia dedicados en el espacio de aplicaciones de audio. Pero para un hobby de audio de gama baja está bien utilizarlos, siempre que el amplificador se mantenga estable.