Preiswerter variabler Festkörperwiderstand

Ich habe ein analoges Audioprojekt, für das ich herumspiele, und es werden ungefähr 150 variable Festkörperwiderstände benötigt. Ich habe vor, diese von einem Mikrocontroller aus zu steuern, damit ein digital gesteuerter Topf funktioniert, aber alle, die ich gefunden habe, sind viel zu teuer (1,00 bis 1,50 US-Dollar).

Mein ursprünglicher Plan war es, so etwas wie einen MOSFET mit einem kleinen Kondensator und einem anderen Transistor zu verwenden, um eine Spannung am Gate zu halten. Ich würde dann die Spannungen von jedem nacheinander über einen DAC und etwas GPIO aktualisieren. Ich habe jedoch keine für meine Anwendung geeigneten Transistoren gefunden (dh etwas, das sich wie ein idealer Widerstand verhält).

Irgendwelche Ideen?

FWIW: Das Projekt ist eine Variante dieses (nicht mehr erhältlichen) EQ-Designs: Entwerfen mit dem digital gesteuerten Grafik-Equalizer LMC835 .

Wenn Sie etwas möchten, das sich eher wie ein Widerstand verhält, können Sie eine Fotozelle verwenden und diese mit einer LED aus einer gefilterten PWM beleuchten . Dies wirkt jedoch eher als variabler Widerstand mit 2 Anschlüssen als als Topf mit 3 Anschlüssen.

Sie können alle LEDs von einem einzigen Mikrocontroller aus steuern , indem Sie beispielsweise den TLC5940 verwenden , der über 16 PWM-LED-Treiberausgänge verfügt und dessen Helligkeit jeweils über eine serielle Verbindung programmierbar ist. Sie benötigen 10 davon zu je 1,84 USD , um 150 Kanäle zu steuern, allerdings doppelt so viel, wenn Sie zwei Widerstände pro Kanal benötigen (um einen tatsächlichen Pot zu simulieren).

Haben Sie sich auch ICs mit vielen Töpfen angesehen? 0,33 $ pro Pot sind besser als 1 $, zum Beispiel:

• Nichtflüchtiges Hex-Potentiometer DS3930 mit E / A und Speicher (1,95 USD @ 1k)
• AD5206: 6-Kanal-Digitalpotentiometer mit 256 Positionen (Preis 1000 Stk. 1,94 USD)

Sie können sich auch spannungsgesteuerte oder programmierbare Verstärkerverstärker-ICs ansehen, die sowohl einen Operationsverstärker als auch einen Pot ersetzen können:

• SSM2164: Kostengünstiger vierspannungsgesteuerter Verstärker - 4 Kanäle für 3,12 USD
• MCP6S28: Single-Ended, Rail-to-Rail-E / A, Low-Gain-PGA - 8 Kanäle für 1,85 USD

Für einen computergesteuerten Mehrkanal-Grafik-EQ ist ein DSP eine billigere Option. Zum Beispiel haben TI , AKM und Analog Audiosignalprozessoren mit integrierten ADCs und DACs und einfach zu verwendende GUIs für die Erstellung des EQ, obwohl Sie das Entwicklungsboard kaufen müssen. :) :)

Haben Sie digital steuerbare Audiofilter und Equalizer gesehen ?

Wie wäre es damit? MCP4011-4014

Es ist $ 0,39 pro Stück für 100QTY. Für 150 Stück wären es also 58,50 USD + Versand.

Ein JFET kann als variabler Widerstand konfiguriert werden, der in seinem ohmschen Bereich arbeitet. Es funktioniert in vielen Fällen.

Hier ist mein über-grobes Design:

Vdd -----------+
               |
       R1     _|
  G -\/\/\-+-|_
           |   |
           \   v  put 
        R2 /   v  load
           \   |  here
           +---|
               |
GND -----------+

(Wir brauchen einen Schaltplaneditor: das wäre großartig.)

Es ist ein bisschen schwierig, es an der richtigen Position voreingenommen zu machen (wenn das überhaupt das richtige Wort ist). Ich habe vorher eine variable Oszillatorschaltung mit einer gemacht. Ich habe auch einen variablen PWM + -Frequenzkreis (Frequenzumrichter mit variabler Frequenz) entwickelt, um einen Motor mit einem Dual-Operationsverstärker und einem JFET anzutreiben.

Dies ist weniger eine Antwort als vielmehr ein Wort der Vorsicht, wenn Sie digitale Töpfe oder ähnliche Geräte verwenden.

Stellen Sie sicher, dass Sie sich die tatsächliche Funktionsweise genau ansehen und nicht nur die Theorie oder das Ersatzschaltbild im Datenblatt.

Ich hatte vor einigen Jahren ein Design mit mehreren analogen Eingängen, die sowohl auf Leitungs- als auch auf Mikrofonebene betrieben werden konnten. Als solches gab es eine differenzielle Vorverstärkerstufe, die einen zu diesem Zweck entwickelten IC mit einstellbarer Verstärkung von 0 bis 60 dB verwendete. Wir mussten die eingestellte Verstärkung digital mit einem Mikrocontroller steuern, der mit einem einzelnen externen Widerstand eingestellt wurde. Der Widerstand befand sich im Signalpfad und war mit Wechselstrom gekoppelt (+/- um Masse geschwenkt). Dies wurde im Datenblatt des Vorverstärkers nicht erwähnt und nicht erwartet, da der Ausgang des Vorverstärkers auf den ADC-Eingang eines DSP bezogen wurde. Der Ausgang schwang um 1,65 V und blieb immer über dem Boden. Durch die Rückmeldung vom DSP hat das System die Vorverstärkerverstärkung automatisch angepasst, um dem Vollbereichseingang des ADC sehr nahe zu kommen und die Auflösung zu verbessern.

Zuerst habe ich nur ein digitales AD-Potentiometer verwendet, das in jeder Hinsicht wie ein normaler alter Topf aussah. Alles deutete darauf hin, dass es sich um einen Widerstand mit einer digital gesteuerten Wischerposition handelte. Nun, das war es nicht. Intern wurde es mit einer Kaskade von Transistoren implementiert, um einen konstanten Widerstand zu erzeugen. Das klingt zunächst nicht schlecht, aber es bedeutet, dass der Widerstand keine Spannung außerhalb der Grenzen der Topfversorgung durchlassen konnte. Ich habe es mit 3,3 V und GND für die 2 Schienen implementiert, wie wir es für digitale E / A verwendet haben. In dieser Konfiguration konnte der Widerstand jedoch keinen Strom mit einer negativen Spannung durchlassen und schnitt nur den Boden von einem durch ihn gekoppelten Wechselstrom-gekoppelten Signal ab.

Das war ein bisschen schmerzhaft, da es bedeutete, dass die analogen Versorgungen abgeschaltet werden mussten, aber immer noch serielle Signale von den digitalen Teilen der Schaltung angeschlossen waren.

Auf jeden Fall sollten Sie Ihre Sorgfalt walten lassen und genau wissen, wie das Signal aussieht, das durch den variablen Widerstand geleitet werden muss, und dass es angesichts der Topologie des Widerstandsdesigns funktioniert.

Ich stimme Endolith zu, dass Sie ernsthaft nach anderen Möglichkeiten suchen sollten, um das Problem zu lösen. Da Sie die Schaltung, zu der Sie diese Komponente hinzufügen möchten, nicht beschrieben haben, geschweige denn den Schaltplan oder die Übertragungsfunktion, die Sie erreichen möchten, veröffentlicht haben, kann ich nur vermuten, dass es effizientere Möglichkeiten gibt, das Problem zu lösen.

Ist ein Anschluss Ihres variablen Widerstands an eine Stromversorgung angeschlossen? Dies wird viele Ansätze viel praktikabler machen. Im Falle einer Verbindung mit Masse reichen beispielsweise ein MOSFET vom N-Typ, ein Kondensator, ein Widerstand und eine PWM wahrscheinlich für einen (relativ) sich langsam ändernden Topf aus.

Der Schlüssel zum Entwerfen eines variablen Festkörperwiderstands liegt in Ihrem Transistor im aktiven Bereich, anstatt ihn gesättigt zu lassen. Ihre Audioanwendung erfordert wahrscheinlich sowieso eine logarithmische oder Frequenzgewichtungsskala. Warum also nicht Feedback oder Überwachung einbauen und sich keine Sorgen über die leichte Nichtlinearität machen?

Ein noch nicht erwähnter Ansatz, der in einigen Niederfrequenzszenarien anwendbar ist, obwohl er mit Vorsicht angewendet werden muss, besteht darin, zu erkennen, dass ein Widerstand, der über ein PWM-Signal ein- und ausgeschaltet wird, bei Frequenzen arbeitet, die viel niedriger als die PWM-Frequenz sind verhalten sich ungefähr wie ein größerer Widerstand, dessen Widerstand der des Originals geteilt durch das PWM-Tastverhältnis ist. Ein 1K-Widerstand mit 5% Einschaltdauer verhält sich also ungefähr wie ein 20K-Widerstand.

Die größte Einschränkung bei diesem Ansatz besteht darin, dass häufig Rauschen mit der PWM-Frequenz in das System eingespeist wird. Dies ist möglicherweise kein Problem, wenn die mit dem Signal befassten Komponenten ein solches Rauschen sauber herausfiltern können oder wenn sie es ohne Verzerrung an andere Komponenten weiterleiten können, die dies können. Bevor Sie ein solches Design verwenden, müssen Sie sicherstellen, dass eine der oben genannten Anforderungen erfüllt ist. Die Tatsache, dass eine Komponente eine maximale Nutzfrequenz hat, bedeutet nicht, dass sie Dinge oberhalb dieser Frequenz sauber filtert. Beispielsweise verzerren viele Verstärker, wenn das Eingangssignal dazu führen würde, dass die Anstiegsgeschwindigkeit des Ausgangs ihre Fähigkeiten überschreitet. Wenn einem Verstärker eine Mischung aus einem 1-kHz-Signal bei 0 dB und einem 1-MHz-Signal bei -20 dB (10% der Spannung des Originals) zugeführt wird, beträgt die Ausgangsanstiegsrate für die 1-MHz-Komponente das 100-fache der 1-kHz-Komponente. Es' Es ist durchaus möglich, dass die Anstiegsgeschwindigkeit der 1-kHz-Komponente innerhalb der Fähigkeiten des Verstärkers liegt, die 1-MHz-Komponente jedoch nicht. Dies könnte wiederum dazu führen, dass der 1-kHz-Teil des Ausgangs stark verzerrt herauskommt.