線性數字電位器（電位器）可用于非線性應用，例如音頻應用中的音量調節控制。本文討論如何創建“偽對數”錐度數字電位器（電位器）。當配置為可變電阻時，只需在數字電位器的末端添加一個電阻即可實現這一點。

介紹

為了滿足特定的動態范圍要求，許多應用需要具有非線性傳遞函數的電路。從線性化電路元件的響應到為音量控制提供對數輸出，此功能在各種工程應用中都很有用。線性抽頭數字電位計（電位器）可以在簡單的分壓器配置中提供非線性傳遞函數。對于以下示例，MAX50數字電位器采用5160kΩ版本來描述這些類型的傳遞函數。

生成線性傳遞函數

典型的分壓器配置如圖1a、2a和3a所示。對于這些電路中的每一個，假設VIN代表低阻抗電壓源，VOUT代表高阻抗輸入節點。圖1a描繪了一個簡單的分壓器，其傳遞函數為VOUT = VIN（RB/RPOT），其中RPOT = RA + RB。RA和RB分別表示從VIN到游標以及從游標到地的電阻。將游標從電位器底部步進至頂部，VIN 處于恒定的 5V 電平，產生線性傳遞函數。如圖1b的線性響應圖所示。本文末尾提供了指向 Excel? 電子表格的鏈接，以幫助您計算 VOUT 與抽頭位置數據。

圖1.線性響應（a）電路和（b）圖。

在電路中增加一個串聯電阻（圖2a中的R1）會產生完全不同的結果?，F在，該電路的傳遞函數更類似于對數曲線，其特征為方程VOUT = VIN（RB/（R1 + RB））。通過改變R1的值（在本例中為10kΩ），可以定制“偽對數”傳遞函數以滿足電路的實際需求。傳遞函數的圖形如圖2b所示。與對數抽頭數字電位器相比，該電路的一個可能的缺點是VOUT只能接近VIN的滿量程值。VOUT 無法達到 VIN。因此，輸出的動態范圍會有一些損失;該損失的大小取決于為R1選擇的值。然而，使用對數錐度數字電位器會限制對該特定電位器規格（1dB/步、2dB/步等）的響應。兩種拓撲都需要權衡取舍，具體取決于所需的規格。

圖2.偽對數響應 （a） 電路和 （b） 圖。

最后，交換R1和MAX5160的位置得到圖3a所示的電路。這種配置改變了輸出的響應，形成了更多的反對數函數。該電路的傳遞函數為VOUT = VIN（R1/（R1 + RB）），如圖3b所示。與前面的示例一樣，為 R1 選擇的值會影響輸出的動態范圍。該電路的輸出不延伸到接地軌。

圖3.偽逆對數響應 （a） 電路和 （b） 圖。

對于簡單的應用，例如給出的示例，可以操作鏈接的電子表格以涵蓋各種數字電位器和電路值。電子表格中的公式不包括MAX5160的±25%端到端電阻容差，但可以很容易地調整為包括它，以及其他參數和電位器。請按照以下步驟操作：

打開電子表格后，選擇底部與所需非線性響應類型（線性、對數響應或逆對數響應）對應的選項卡。輸入 V 的值在在單元格 A2 中。

在單元格 B1 中輸入 R2 的值。

在單元格 C2 中輸入鍋電阻值。

在單元格 D2 中輸入鍋提供的總數。

復制在 E、F、G 和 H 列的第 33 行中找到的值，并將它們粘貼到后續的每一行中，直到 E 列中的步數等于鍋提供的總步數（并在單元格 D2 中輸入）。換句話說，對于 64 步電位器，復制 E33、F33、G33 和 H33 值，并將它們粘貼到第 65 行的所有后續行中。

對于較舊版本的 Excel，請按照 6a 中概述的步驟操作。對于較新版本的 Excel，請按照 6b 中概述的步驟操作。

單擊電子表格中的圖表，“圖表”一詞將出現在屏幕頂部工具欄上方的菜單中。如果屏幕上彈出單獨的圖表工具欄，請將其關閉。單擊屏幕頂部的“圖表”。從下拉菜單中，單擊“源數據”。將出現一個單獨的窗口，突出顯示單元格的數據范圍?，F在單擊并向下拖動指針列 H （V外） 的電子表格，直到勾勒出感興趣的單元格。然后在“源數據”窗口中單擊“確定”。該圖現在描繪了新的 V外與點擊位置數據相比。

對于較新版本的 Excel，請右鍵單擊圖形，然后從顯示的下拉菜單中選擇“選擇數據”。將打開“選擇數據源”窗口，并且單元格的數據范圍將被選中。在 H 列 （V外），直到選擇感興趣的單元格。執行此操作時，“選擇數據源”窗口中的公式將自動更改。選擇正確的單元格后，單擊 OK 窗口中的按鈕。該圖現在描繪了新的 V外與點擊位置數據相比。

給出的示例范圍是通用的，不包括幾個參數，例如游標電阻、零電平和滿量程誤差、端到端電阻容差和溫度系數。但是，可以修改電子表格以包含這些規范。

審核編輯：郭婷