Was ist das automatische Äquivalent eines variablen Widerstands?

Ich habe eine Schaltung, die die Lautstärke eines Lautsprechers über ein Rad steuert, das an einen variablen Widerstand angeschlossen ist. Ich möchte dies reproduzieren, aber anstatt einen manuell betriebenen variablen Widerstand zu verwenden, möchte ich ... stattdessen etwas anderes verwenden - im Idealfall etwas Hier können Sie eine Spannung anlegen, um den Widerstand von niedrig nach hoch zu ändern.

Ich habe ein wenig recherchiert, aber ich glaube, ich bin ratlos, weil ich nicht weiß, wonach ich eigentlich suche.

Sie können dazu einen Transistor verwenden. Obwohl weniger häufig als die anderen Typen, funktioniert ein JFET ähnlich wie ein spannungsgesteuerter variabler Widerstand. Sie müssten eine analoge Spannung an das Gate anlegen, um einen bestimmten Widerstand zu erhalten. Sie müssten vorsichtig mit dem Bereich dieser Spannung sein. Der Drain und die Source würden als effektiver Widerstand mit zwei Anschlüssen fungieren. Sogar ein Mosfet hat einen linearen Widerstandsbereich, daher ist dies nicht Ihre einzige Option. Es gibt auch viele andere Optionen, von denen ich sicher bin, dass sie erwähnt werden.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu tun, jede mit ihren eigenen Problemen. Es gibt solche Dinge wie "digitale Potentiometer". Diese wirken wie Töpfe mit einer großen Anzahl fester Sollwerte, und der zu verwendende Sollwert wird durch Senden digitaler Befehle wie über SPI oder IIC gesteuert. Diese sind ziemlich häufig und verfügbar.

Warum möchten Sie die Lautstärke über eine Spannung anstatt über einen Mikrocontroller steuern? Woher stammen letztendlich die gewünschten Volumeninformationen?

Ein Problem bei digitalen Töpfen besteht darin, dass sie linear sind und die Lautstärkeregler logarithmisch sein müssen, um eine scheinbar konstante Volumenänderung zu erzielen. Dies kann emuliert werden, indem ein Topf mit einer großen Anzahl von Abgriffen verwendet und in digitales Protokoll umgewandelt wird. In diesem Fall würde ein Mikro mit A / D das gewünschte Volumenspannungssignal empfangen, dieses in eine logarithmische Skala umwandeln und den resultierenden Wert an einen Digitopf senden.

Vor langer Zeit, bevor Mikrocontroller zugänglich waren, habe ich einmal eine spannungsgesteuerte Lautstärke durchgeführt, indem ich die Spannungssteuerung zwei LEDs entgegengesetzt ließ. Jede LED wurde optisch mit einem CdS-Fotowiderstand verbunden. Die beiden Fotowiderstände wurden als lichtvariabler Spannungsteiler verwendet. Natürlich ist das Ergebnis auf unvorhersehbare Weise nichtlinear. Ich habe es in einer Rückkopplungsschleife verwendet, um die Signalgröße eines Oszillators anzupassen, die ansonsten von der Frequenz abhängt. Mit dem Feedback wurde es weitgehend unabhängig von der Frequenz. Dies war der gleiche Zweck, für den Bill Hewlett in seinem berühmten Oszillatordesign eine Glühbirne verwendete.

Es gibt eine Reihe von Ansätzen. Die drei praktikablen Ansätze wären:

1. Verwenden Sie ein Gerät, das als "digitaler Topf" bezeichnet wird. Diese verhalten sich elektrisch ähnlich wie echte Potis, sofern alle drei Klemmen zwischen den Spannungsschienen verbleiben. Beachten Sie, dass viele digitale Töpfe einen ziemlich hohen Wischerwiderstand und eine ziemlich schlechte Widerstandstoleranz aufweisen, aber eine ziemlich gute Widerstandsanpassung aufweisen. Sie werden häufig in Fällen verwendet, in denen sie von niederohmigen Quellen angesteuert werden, und sie werden zur Speisung hochohmiger Eingänge verwendet, sodass die genauen Widerstandseigenschaften keine Rolle spielen.
2. Verwenden Sie einen skalierenden Digital-Analog-Wandler, der das analoge Signal als Referenz akzeptieren kann. Ein skalierender DAC verhält sich wie ein digitaler Topf, dessen eines Ende an physischen oder virtuellen Boden gebunden ist. Die Tatsache, dass ein Ende "mit Masse verbunden" ist, kann die Schaltung im Vergleich zu einem digitalen Topf vereinfachen.
3. Verwenden Sie einen Analog-Digital-Wandler, um alle eingehenden Signale in digitale Form umzuwandeln, verarbeiten Sie sie dann digital (z. B. durch Multiplizieren der Zahlen auf und ab) und geben Sie sie dann alle mit einem Digital-Analog-Wandler aus.
4. Wenn das Signal in digitaler Form stammt (wie bei einem CD-Player), führen Sie die Verarbeitung einschließlich der Lautstärkeregelung wie in Nr. 3 oben digital durch, überspringen Sie jedoch den ADC, da das Signal ohnehin im digitalen Bereich startet.

Alle vier Ansätze werden in verschiedenen Geräten verwendet. Welches für Ihre Anwendung am besten geeignet ist, hängt möglicherweise von vielen Faktoren ab.

Nachtrag

Ein anderer Ansatz, der manchmal nützlich sein kann, besteht darin, das auszugebende Signal zu filtern, um sicherzustellen, dass es keine Komponenten oberhalb einer bestimmten Frequenz aufweist, die Pulsbreite mit einer Frequenz zu modulieren, die mindestens doppelt so hoch ist wie die höchste vom Filter durchgelassene Frequenz, und dann Filtern Sie es erneut, um die PWM-Artefakte zu entfernen. Das Erfordernis einer doppelten Filterung kann die Audio-Wiedergabetreue einschränken, die mit dieser Methode erreicht werden kann, aber es kann ziemlich einfach sein, sie grob zu implementieren.

Wenn die von Ihnen verwendeten Frequenzen relativ niedrig sind, können Sie einen betriebsbereiten Transkonduktanzverstärker wie den LM13700 als stromgesteuerten Widerstand verwenden - siehe Abschnitt "Anwendungen" des Datenblattes . Es ist dann einfach, eine lineare spannungsgesteuerte Stromquelle zu bauen, und die Kombination ergibt Ihren spannungsgesteuerten Widerstand. Es ist auch möglich, Stromquellen zu konstruieren, deren Reaktion auf angelegte Spannungen exponentiell ist. Dies kann nützlich sein, wenn die Anwendung für eine Lautstärkeregelung vorgesehen ist.