图1所示的可变电阻电路网络无处不在…
图1:经典可调电阻,Rmax=Rs+Rr,Rmin=Rs。
…可以在围绕数字电位器(Dpot)构建的固态电路中精确合成,如“让我们一起合成一个目录中没有的精密Dpot电阻”中所述。尽管电位器电阻元件存在公差,但它的精度仍能保持,并且与游标电阻无关。电路见图2。
图2:合成Dpot通过使用FET分流器、精密固定电阻器和运算放大器来避免问题:Rab>Rmax,Rp=(Rmax-1–Rab-1)-1,Rs=(Rmin-1–Rab-1–Rp-1)-1。
但一个棘手的问题仍然存在:如果Va–Vb差分的极性发生反转怎么办?图1当然可以非常轻松地适应这种情况,但这对图2来说却是一个致命问题。
图3显示了一个简单但很不走运还是不可行的解决方案。
图3:简单的将互补的N和P沟道MOSFET并联可能看起来不错,但当电压超过|Va–Vb|的几百毫伏之后就无法工作。
当然,问题出在MOSFET常见的寄生二极管,当反极性源漏压差超过几十分之一伏时,寄生二极管就会导通并绕过晶体管。
图4显示了我能想到的最简单的(也不是很简单)的解决方案。
图4:两个并联连接的互补反串联FET对可实现双极操作。
从图4可以看出,是在图3的并联互补晶体管中反向串联添加了几个额外的FET,以及极性比较放大器A2。A2使Q1/Q2对(Va–Vb)>0,使Q3/Q4对(Va–Vb)<0。
TLV9152具有4.5MHz的增益带宽、400ns的过载恢复和21V/µs的压摆率,对于这种应用是一个相当不错的选择。不过,对于信号幅度较低和高于大概10kHz的频率,可能会出现明显的交叉失真。
同时,设计的方程上与图2相比没有变化。
(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Synthesize precision bipolar Dpot rheostats,由Ricardo Xie编译)