Синтез точных биполярных реостатов на основе цифровых потенциометров

Вездесущая цепочка с переменным сопротивлением показана на Рисунке 1...

Классическое регулируемое сопротивление; RMAX = RS + RR; RMIN = RS.
Рисунок 1. Классическое регулируемое сопротивление;
RMAX = RS + RR; RMIN = RS.

Но остается один непростой вопрос: что делать, если полярность разности VA – VB сможет изменяться на противоположную? Разумеется, для схемы на Рисунке 1 это не проблема, но для схемы на Рисунке 2 – убийственно.

LED-драйверы MOSO – надежные и качественные ИП в линейке поставок КОМПЭЛ

Искусственный цифровой потенциометр позволяет избежать проблем с помощью шунта на полевых транзисторах, точных постоянных резисторов и операционного усилителя; RAB > RMAX; RP = (1/RMAX - 1/RAB)-1; RS = (1/RMIN - 1/RAB - 1/RP)-1.
Рисунок 2. Искусственный цифровой потенциометр позволяет избежать проблем с помощью шунта
на полевых транзисторах, точных постоянных резисторов и операционного усилителя;
RAB > RMAX; RP = (1/RMAX – 1/RAB)–1; RS = (1/RMIN – 1/RAB – 1/RP)–1.

Простое, но, к сожалению, неработоспособное решение показано на Рисунке 3.

Простое параллельное включение дополнительных n- и p-канальных MOSFET может выглядеть хорошо, но не будет работать при напряжении |VA - VB|, превышающем нескольких сотен мВ.
Рисунок 3. Простое параллельное включение дополнительных n- и p-канальных MOSFET может выглядеть хорошо,
но не будет работать при напряжении |VA – VB|, превышающем нескольких сотен мВ.

Проблема возникает, конечно, из-за внутренних паразитных диодов MOSFET, которые проводят ток и шунтируют транзистор, если разность потенциалов истока и стока имеет обратную полярность и превышает несколько десятых долей вольта.

На Рисунке 4 показано самое простое (не очень простое) решение, которое я смог придумать.

Две комплементарные пары встречно-последовательных полевых транзисторов, соединенные параллельно, обеспечивают биполярный режим работы.
Рисунок 4. Две комплементарные пары встречно-последовательных полевых транзисторов, соединенные
параллельно, обеспечивают биполярный режим работы.

Из Рисунка 4 видно, что параллельно к комплементарным транзисторам на Рисунке 3 была добавлена пара встречно-последовательных полевых транзисторов вместе с компаратором полярности на основе усилителя A2. A2 включает пару транзисторов Q1/Q2, когда (VA – VB) > 0, и Q3/Q4, когда (VA – VB) < 0.

Усилитель TLV9152 с произведением полосы пропускания на коэффициент усиления, равным 4.5 МГц, временем восстановлением после перегрузки 400 нс и скоростью нарастания 21 В/мкс является довольно хорошим выбором для этого приложения. Тем не менее, можно ожидать появления значительных искажения типа «ступенька» при низких амплитудах сигнала и частотах выше 10 кГц или около того.

Расчетные формулы не изменились по сравнению с Рисунком 2.

  1. Datasheet Microchip MCP4131
  2. Datasheet Texas Instruments TLV9152
  3. Datasheet Microchip TN0104
  4. Datasheet Microchip TP2104

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 464
сейчас смотрят 88
представлено поставщиков 1144
загружено
позиций
25 067 862