Ich habe ein analoges Audioprojekt, für das ich mit Designs herumspiele, und es werden ungefähr 150 variable Festkörperwiderstände benötigt. Ich plane, diese von einem Mikrocontroller aus zu steuern, damit ein digital gesteuerter Topf funktionieren würde, aber alle, die ich gefunden habe, sind viel zu teuer (1,00 bis 1,50 US-Dollar).
Mein ursprünglicher Plan war, so etwas wie einen MOSFET mit einem kleinen Kondensator und einem weiteren Transistor zu verwenden, um eine Spannung am Gate zu halten. Ich würde dann die Spannungen von jedem der Reihe nach über einen DAC und etwas GPIO aktualisieren. Ich habe jedoch keine für meine Anwendung geeigneten Transistoren gefunden (dh etwas, das sich ausreichend wie ein idealer Widerstand verhält).
Irgendwelche Ideen?
FWIW: Das Projekt ist eine Variante dieses (eingestellten) EQ-Designs: Designing with the LMC835 Digital-Controlled Graphic Equalizer .
Wenn Sie etwas wollen, das sich eher wie ein Widerstand verhält, können Sie eine Fotozelle verwenden und sie mit einer LED aus einem gefilterten PWM beleuchten. Dies fungiert jedoch eher als variabler Widerstand mit 2 Anschlüssen als als Topf mit 3 Anschlüssen.
Sie könnten alle LEDs von einem einzigen Mikrocontroller aus steuern, indem Sie so etwas wie den TLC5940 verwenden , der über 16 PWM-LED-Treiberausgänge verfügt, wobei die Helligkeit jeder über eine serielle Verbindung programmierbar ist. Sie würden 10 davon für jeweils 1,84 $ benötigen , um 150 Kanäle zu steuern, aber doppelt so viel, wenn Sie zwei Widerstände pro Kanal benötigen (um einen tatsächlichen Topf zu simulieren).
Haben Sie sich auch ICs mit vielen Töpfen im Inneren angesehen? 0,33 $ pro Pot sind besser als 1 $, zum Beispiel:
Sie könnten sich auch spannungsgesteuerte oder programmierbare Verstärker-ICs ansehen, die sowohl einen Operationsverstärker als auch einen Poti ersetzen könnten:
Für einen computergesteuerten grafischen Mehrkanal-EQ ist ein DSP eine billigere Option. Zum Beispiel haben TI , AKM und Analog Audiosignalprozessoren mit eingebauten ADCs und DACs und einfach zu bedienende GUIs zum Erstellen des EQ, obwohl Sie das Entwicklungsboard kaufen müssen. :)
Haben Sie digital steuerbare Audiofilter und Equalizer gesehen ?
Wie wäre es damit? MCP4011-4014
Es kostet jeweils 0,39 $ für 100 QTY. Für 150 QTY wären es also 58,50 $ + Versand.
Ein JFET kann als variabler Widerstand konfiguriert werden, der in seinem ohmschen Bereich arbeitet. Es funktioniert in vielen Fällen.
Hier ist mein über-grobes Design:
Vdd -----------+
|
R1 _|
G -\/\/\-+-|_
| |
\ v put
R2 / v load
\ | here
+---|
|
GND -----------+
(Wir brauchen einen Schaltplan-Editor: das wäre großartig.)
Es ist ein bisschen schwierig, es voreingenommen (wenn das überhaupt das richtige Wort ist) in die richtige Position zu bringen. Ich habe vorher eine variable Oszillatorschaltung mit einem gemacht. Ich habe auch eine Schaltung mit variabler PWM+Frequenz (Antrieb mit variabler Frequenz und variabler Geschwindigkeit) entwickelt, um einen Motor mit einem dualen Operationsverstärker und einem JFET anzutreiben.
Dies ist weniger eine Antwort als vielmehr ein Wort der Vorsicht bei der Verwendung digitaler Töpfe oder ähnlicher Geräte.
Stellen Sie sicher, dass Sie sich die tatsächliche Funktionsweise genau ansehen und nicht nur die Theorie oder die äquivalente Schaltung im Datenblatt.
Ich hatte vor ein paar Jahren ein Design mit mehreren analogen Eingängen, die sowohl auf Line- als auch auf Mikrofonpegel betrieben werden sollten. Als solches gab es eine differenzielle Vorverstärkerstufe mit einem für diesen Zweck entwickelten IC mit einstellbarer Verstärkung von 0 bis 60 dB. Wir mussten den Verstärkungssatz digital mit einem Mikrocontroller steuern, der mit einem einzigen externen Widerstand eingestellt wurde. Der Widerstand war im Signalpfad und AC-gekoppelt (geschwungen +/- um Masse). Dies wurde im Datenblatt des Vorverstärkers nicht erwähnt und war nicht zu erwarten, da der Ausgang des Vorverstärkers auf den ADC-Eingang eines DSP verwiesen wurde. Der Ausgang schwankte um 1,65 V und blieb immer über dem Boden. Durch Feedback vom DSP passte das System automatisch die Verstärkung des Vorverstärkers an, um sehr nahe an den vollen Eingangsbereich des ADC zu kommen, um die Auflösung zu verbessern.
Zuerst habe ich nur ein digitales AD-Potentiometer verwendet, das in jeder Hinsicht wie ein normaler alter Topf aussah, alles deutete darauf hin, dass es sich um einen Widerstand mit einer digital gesteuerten Wischerposition handelte. Nun, das war es nicht. Intern wurde es mit einer Kaskade von Transistoren implementiert, die so aufgebaut sind, dass sie einen konstanten Widerstand darstellen. Das hört sich zunächst nicht schlecht an, bedeutet aber, dass der Widerstand keine Spannung außerhalb der Grenzen der Pot-Versorgung leiten konnte. Ich habe es mit 3,3 V und GND für die 2 Schienen implementiert, da wir das für digitale E / A verwendet haben. Aber in dieser Konfiguration konnte der Widerstand keinen Strom mit einer negativen Spannung durchlassen und hackte einfach den Boden von jedem AC-gekoppelten Signal ab, das durch ihn ging.
Das war ein bisschen mühsam, da es bedeutete, dass die analogen Versorgungen ablaufen mussten, aber immer noch serielle Signale von den digitalen Teilen der daran angeschlossenen Schaltung vorhanden waren.
Stellen Sie auf jeden Fall sicher, dass Sie Ihre Sorgfalt walten lassen und genau wissen, wie das Signal aussieht, das durch den variablen Widerstand geleitet werden muss, und dass es angesichts der Topologie des Widerstandsdesigns funktioniert.
Ich würde Endolith zustimmen, dass Sie ernsthaft nach anderen Wegen suchen sollten, um das Problem zu lösen. Da Sie die Schaltung, zu der Sie diese Komponente hinzufügen möchten, nicht beschrieben haben, geschweige denn den Schaltplan oder die Übertragungsfunktion, die Sie erreichen möchten, gepostet haben, kann ich nur vermuten, dass es effizientere Möglichkeiten gibt, das Problem zu lösen.
Ist ein Anschluss Ihres variablen Widerstands an eine Versorgung angeschlossen? Dadurch werden viele Ansätze viel praktikabler. Im Fall einer Masseverbindung werden beispielsweise ein N-Typ-MOSFET, ein Kondensator, ein Widerstand und ein PWM für ein (relativ) langsam änderndes Poti wahrscheinlich ausreichen.
Der Schlüssel zum Entwerfen eines variablen Festkörperwiderstands liegt darin, dass Ihr Transistor im aktiven Bereich arbeitet, anstatt zuzulassen, dass er gesättigt wird. Ihre Audioanwendung erfordert wahrscheinlich sowieso eine logarithmische oder Frequenzbewertungsskala, warum also nicht Feedback oder Monitoring einbauen und sich keine Gedanken über die leichte Nichtlinearität machen?
Ein noch nicht erwähnter Ansatz, der in einigen Niederfrequenzszenarien anwendbar ist, aber mit Vorsicht verwendet werden muss, besteht darin, zu erkennen, dass ein Widerstand, der über ein PWM-Signal ein- und ausgeschaltet wird, bei Frequenzen, die viel niedriger als die PWM-Frequenz sind, reagiert , verhalten sich ungefähr wie ein größerer Widerstand, dessen Widerstandswert dem des Originals geteilt durch das PWM-Tastverhältnis entspricht. Ein 1K-Widerstand bei 5% Einschaltdauer verhält sich also ungefähr wie ein 20K-Widerstand.
Die größte Einschränkung bei diesem Ansatz besteht darin, dass er häufig Rauschen mit der PWM-Frequenz in das System einspeist. Dies ist möglicherweise kein Problem, wenn die mit dem Signal befassten Komponenten solches Rauschen sauber herausfiltern können oder wenn sie es unverzerrt an andere Komponenten weitergeben können, die dies können. Vor der Verwendung eines solchen Designs muss sichergestellt werden, dass eine der oben genannten Anforderungen erfüllt ist. Die Tatsache, dass eine Komponente eine maximale Nutzfrequenz hat, bedeutet nicht, dass sie Dinge oberhalb dieser Frequenz sauber filtert. Viele Verstärker verzerren zum Beispiel, wenn das Eingangssignal dazu führen würde, dass die Anstiegsgeschwindigkeit des Ausgangs ihre Fähigkeiten übersteigt. Wenn ein Verstärker mit einer Mischung aus einem 1-kHz-Signal bei 0 dB und einem 1-MHz-Signal bei -20 dB (10 % der Spannung des Originals) gespeist wird, wäre die Ausgangsanstiegsgeschwindigkeit für die 1-MHz-Komponente das 100-fache der 1-kHz-Komponente. Es' Es ist durchaus möglich, dass die Anstiegsgeschwindigkeit der 1-kHz-Komponente innerhalb der Fähigkeiten des Verstärkers liegt, die 1-MHz-Komponente jedoch nicht; Dies wiederum könnte dazu führen, dass der 1-kHz-Anteil des Ausgangs stark verzerrt ausgegeben wird.
Endolith
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J. Pölfer
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