利用线性电位器创建非线性传递函数

多应用要求电路具有非线性传输特性，以满足动态范围的要求，例如，由电路元器件的线性响应实现音量控制的对数输出，这类电路可用于很多日常消费设备，线性数字电位器可以通过简单的分压配置实现非线性传输特性。以下例子选用50kΩ的数字电位器 MAX5160，各图表中没有考虑MAX5160的±25 % 端到端电阻误差，但是这个误差和其它参数的影响是可以接受的。

图1、2、3是典型的分压器结构。假设Vin是低阻电压源，Vout是高阻输入节点。图1的传递函数是Vout=Vin×(Rb/Rpot)， Rpot=Ra+Rb,Ra和Rb分别表示Vin到中心抽头和从中心抽头到地的电阻。电位器的中心抽头逐渐从底端升到顶端，Vin的电压是5V时，将产生如图4所示的线性响应。

在图2中增加了一个串联电阻R1会产生完全不同的结果，其传递函数非常类似于对数曲线，其方程式为Vout=Vin×[Rb/(R1+Rb)]。图2中R1是10kΩ，可以根据实际要求改变R1的阻值，以获得满意的对数曲线。从伪对数响应图表中给出的响应曲线可以看出：Vout只能接近满量程而不能达到满量程，输出幅度的大小与R1的阻值有关。使用对数数字电位器可以避免这个问题，但是对数数字电位器每级只能增加1dB。

图3中R1接地，这种结构会产生反对数函数。其方程式为Vout=Vin×[R1/(R1 + Rb)]，从伪反对数响应图表中可以看到其响应曲线。同样R1的阻值会影响输出动态范围，这个电路的输出不能达到地电平。■栾成强译