利用數(shù)字電位器實(shí)現(xiàn)數(shù)控低通濾波器

　　1 引言

　　數(shù)字電位器是一種應(yīng)用普遍的器件，以下介紹如何使用數(shù)字電位器構(gòu)建一個(gè)可調(diào)帶寬的低通濾波器。

　　2 一種簡(jiǎn)單的低通濾波器

　　由DS3903構(gòu)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(jí)前置衰減，5.0 V供電時(shí)可處理5.0 VP-P(1.77VRMS)輸入。為了產(chǎn)生一個(gè)雙極點(diǎn)(極點(diǎn)在同一頻點(diǎn))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(shè)置相同值，則截止頻率(fC)計(jì)算如下：

　　其中，RPOT是可變電阻POT0和POT2設(shè)置對(duì)應(yīng)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(hào)的直流偏置到VCC/2，使信號(hào)在未嵌位的條件下通過數(shù)字電位器和運(yùn)放器，在任何供電電源下，電路都能夠處理最大信號(hào)擺幅。因此，該設(shè)計(jì)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(diǎn)。

　　對(duì)于已限定工作范圍的應(yīng)用，可以去掉輸入級(jí)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(hào)只是經(jīng)截止頻率為fC的雙極點(diǎn)濾波器濾波后的信號(hào)，而輸入信號(hào)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(shù)字電位器，該電路的截止頻率可設(shè)置為500 kHz。

　　用于計(jì)算RPOT的數(shù)字電阻模型如圖2所示，對(duì)于指定位置，相應(yīng)的開關(guān)將閉合而其他位置的開關(guān)則開路。電位器每遞增一個(gè)單元位置，電阻將相應(yīng)增加LSB(對(duì)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(lián)組合，則引起非線性。通過下式計(jì)算RPOT：

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

　　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(guān)系圖，假定端到端電阻為10 kΩ，滑動(dòng)端電阻最小值是500Ω。這兩個(gè)參數(shù)都會(huì)對(duì)濾波特性產(chǎn)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(shí)際截止頻率可以在其最小值和最大值之間調(diào)節(jié)，選擇適當(dāng)?shù)碾娙葜导纯蓪⒔刂诡l率設(shè)置在可調(diào)范圍內(nèi)所要求的頻點(diǎn)。