利用數字電位器實現數控低通濾波器

　　1 引言

　　數字電位器是一種應用普遍的器件，以下介紹如何使用數字電位器構建一個可調帶寬的低通濾波器。

　　2 一種簡單的低通濾波器

　　由DS3903構成的音頻低通濾波器如圖l所示。該電路采用單電源供電，電源電壓范圍為2.7～5.5 V。包含一級前置衰減，5.0 V供電時可處理5.0 VP-P(1.77VRMS)輸入。為了產生一個雙極點(極點在同一頻點)低通濾波器(每10倍頻程衰減12 dB)，電容C3必須是C2的2倍以上，可變電阻POTO和POTl設置相同值，則截止頻率(fC)計算如下：

　　其中，RPOT是可變電阻POT0和POT2設置對應的電阻值。

　　該電路的輸入部分(Cl、U1一POTl、U2A、Rl和R2)是音量控制電路，還可將音頻信號的直流偏置到VCC/2，使信號在未嵌位的條件下通過數字電位器和運放器，在任何供電電源下，電路都能夠處理最大信號擺幅。因此，該設計在2.7 V至5.0 V下工作性能良好。輸出直流電平保持在VCC/2，除非在正常輸出以外工作，電平將偏移到不同工作點。

　　對于已限定工作范圍的應用，可以去掉輸入級電路，采用直接耦合的方式連接到濾波器。去掉輸入電路后，輸出信號只是經截止頻率為fC的雙極點濾波器濾波后的信號，而輸入信號的直流分量則直接旁路到輸出端。

　　通過更改電容或選擇不同端到端電阻的數字電位器，該電路的截止頻率可設置為500 kHz。

　　用于計算RPOT的數字電阻模型如圖2所示，對于指定位置，相應的開關將閉合而其他位置的開關則開路。電位器每遞增一個單元位置，電阻將相應增加LSB(對DS3903，10 kΩ/128=78Ω)，最高抽頭位置除外，最高抽頭位置為電位器電阻的并聯組合，則引起非線性。通過下式計算RPOT：

　　其中：RLSB是端到端電阻除以抽頭數;RW是滑動端、電阻;n是電位器的編程位置;a是數字電位器的總抽頭數。

　　圖3所示給出了DS3903 10 kΩ電位器的RPOT電阻值與抽頭位置之間的關系圖，假定端到端電阻為10 kΩ，滑動端電阻最小值是500Ω。這兩個參數都會對濾波特性產生顯著影響，但主要影響的是截止頻率的最小值和最大值，實際截止頻率可以在其最小值和最大值之間調節(jié)，選擇適當的電容值即可將截止頻率設置在可調范圍內所要求的頻點。