图1所示的可变电阻由一个手动调节变阻器连接的电位器和一个固定电阻器串联而成，是一个非常简单且普遍存在的电路网络。
图1：经典的可变电阻，由手动调节的变阻器连接的电位器和固定电阻器串联而成。
由于有从欧姆到兆欧姆的电位器和电阻器可供选择，因此图1中元件值的最佳选择非常简单明了。但如果某个应用要求使用数字电位器(Dpot)，情况就会变得更加有趣。
与手动电位器相比，Dpot的电阻范围相对较窄。此外，它们还具有更大的游标电阻和更大的公差。如果仅依赖图1的经典无源拓扑，这些限制可能导致很难利用它们实现精密变阻器。图2提供了一种有源且更适合Dpot的替代方案。
它的工作原理如下。
图2：合成Dpot使用FET分流器、精密固定电阻器和运算放大器来避免问题。
尽管我们正在实现可变电阻，但Dpot U1是在电位器模式下工作的。因此，其电阻公差(MCP41xx系列为+/-20%)几乎没有负面影响，Rs和Rp的精度占主导地位。同样，A1的pA输入电流和T欧姆输入阻抗也使Dpot滑动变阻器电阻变得纯粹。A1和Q1连接为可编程电流源，其输出与Va–Vb电压差成正比，从而形成一个精确的可编程电阻。这种关系使电流Iab与N成线性比例。
从指定的Rab、Rmax和Rmin开始的恰当的电阻的设计方程为：
图3显示了Rmax=20k、Rmin=1k的典型设计示例。
图3：合成变阻器的设计示例，其中Rmax=20k、Rmin=1k。
图4绘制了R和每伏电流(Va-Vb伏)与N的关系。
图4：图3电路的性能与所显示的数值，N和Ia之间的线性关系保留了Dpot有限的8位分辨率。
请注意N和Ia电流之间精确的线性关系，这可以很好地保持Dpot有限的8位分辨率。
问题来了：如果所需的Rmax大于可用Dpot的Rab电阻，该怎么办？图5提供了一个实用(尽管有些繁琐)的解决方案，可以轻松实现远达几兆欧姆范围的精确Rmax。
图5：两个缓冲放大器将Rab从Rmax方程中移除，从而允许Rmax延伸到兆欧姆级。
另一个更棘手的问题是：如果Va–Vb的极性反转会发生什么？图1可以轻松兼容这种情况，但对于此设计实例来说，这是一个重大问题。
这个问题留待我们后续讨论。
(原文刊登于EDN美国版，参考链接：Synthesize precision Dpot resistances that aren’t in the catalog，由Ricardo Xie编译)
最前沿的电子设计资讯
