Resistencia variable económica de estado sólido

Tengo un proyecto de audio analógico con el que estoy jugando con diseños y necesitará alrededor de 150 resistencias variables de estado sólido. Planeo controlarlos desde un microcontrolador para que un bote controlado digitalmente funcione, pero todos los que he encontrado son demasiado caros ($ 1.00- $ 1.50).

Mi plan original era usar algo como un MOSFET con un pequeño condensador y otro transistor para mantener un voltaje en la puerta. Luego actualizaría los voltajes de cada uno a través de un DAC y algo de GPIO. Sin embargo, no he encontrado ningún transistor adecuado para mi aplicación (es decir, algo que se comporte lo suficiente como una resistencia ideal).

¿Algunas ideas?

FWIW: el proyecto es una variante de este diseño de ecualizador (descontinuado): diseño con el ecualizador gráfico controlado digitalmente LMC835 .

Si desea algo que se comporte más como una resistencia, puede usar una fotocélula y encenderla con un LED de un PWM filtrado. Sin embargo, eso actúa como una resistencia variable de 2 terminales en lugar de un bote de 3 terminales.

Puede controlar todos los LED desde un único microcontrolador usando algo como el TLC5940 , que tiene 16 salidas de controlador LED PWM, con brillo de cada programable a través de una conexión en serie. Necesitaría 10 de estos a $ 1.84 cada uno para controlar 150 canales, aunque el doble si necesita dos resistencias por canal (para simular un bote real).

Además, ¿has mirado los circuitos integrados con muchas ollas dentro? $ 0.33 por bote es mejor que $ 1, por ejemplo:

• DS3930 Potenciómetro no volátil hexagonal con E / S y memoria ($ 1.95 @ 1k)
• AD5206: Potenciómetro digital de 6 canales y 256 posiciones (precio 1000 piezas $ 1.94)

También puede analizar los circuitos integrados de amplificador de ganancia controlados por voltaje o programables, que pueden ocupar el lugar de un amplificador operacional y un potenciómetro:

• SSM2164: Amplificador controlado de bajo voltaje de voltaje cuádruple - 4 canales por $ 3.12
• MCP6S28: E / S de un solo extremo, riel a riel, PGA de baja ganancia - 8 canales por $ 1.85

En cuanto a un ecualizador gráfico de muchos canales controlado por computadora, un DSP es una opción más barata. Por ejemplo, TI , AKM y Analog tienen procesadores de señal de audio con ADC y DAC integrados, y GUI fáciles de usar para hacer el EQ, aunque debe comprar la placa de desarrollo. :)

¿Has visto ecualizadores y filtros de audio controlables digitalmente ?

¿Qué tal esto? MCP4011-4014

Es $ 0.39 cada uno por 100QTY. Entonces, por 150 CANTIDAD, sería $ 58.50 + envío.

Un JFET se puede configurar como una resistencia variable, que opera en su región óhmica. Funciona en muchos casos.

Aquí está mi diseño súper crudo:

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

(Necesitamos un editor de esquemas: eso sería increíble).

Es un poco complicado sesgarlo (si esa es la palabra correcta) en la posición correcta. Hice un circuito oscilador variable con uno antes. También diseñé un circuito de frecuencia PWM + variable (variador de frecuencia variable y variador de velocidad) para conducir un motor usando un amplificador operacional dual y JFET.

Esto es menos una respuesta y más una palabra de precaución cuando se utilizan ollas digitales o dispositivos similares.

Asegúrese de observar cuidadosamente su modo de operación real y no solo la teoría o el circuito equivalente en la hoja de datos.

Hace unos años tuve un diseño que tenía varias entradas analógicas diseñadas para funcionar tanto a nivel de línea como de micrófono. Como tal, hubo una etapa de preamplificador diferencial usando un IC diseñado para ese propósito con ganancia ajustable de 0 a 60dB. Necesitábamos controlar la ganancia configurada digitalmente con un microcontrolador que estaba configurado con una sola resistencia externa. La resistencia estaba en la ruta de la señal y AC acoplada (balanceada +/- alrededor de tierra). Esto no se mencionó en la hoja de datos del preamplificador y no se esperaba ya que la salida del preamplificador se hacía referencia a la entrada ADC de un DSP. La salida oscilaba alrededor de 1,65 V y siempre se mantuvo por encima del suelo. A través de los comentarios del DSP, el sistema ajustó automáticamente la ganancia del preamplificador para acercarse mucho a la entrada de rango completo en el ADC para mejorar la resolución.

Al principio, solo utilicé un potenciómetro digital AD que parecía ser una olla vieja normal, todo indicaba que era una resistencia con una posición de limpiador controlada digitalmente. Pues no lo fue. Internamente se implementó con una cascada de transistores configurados para presentar una resistencia constante. Esto no suena mal al principio, pero lo que significa es que la resistencia no podía pasar el voltaje fuera de los límites de los suministros de la olla. Lo implementé con 3.3V y GND para los 2 rieles, ya que eso es lo que usamos para E / S digital. Pero en esa configuración, la resistencia no podía pasar corriente con un voltaje negativo y simplemente cortó el fondo de cualquier señal acoplada de CA que la atravesara.

Eso fue un poco doloroso, ya que significaba que tenía que funcionar con los suministros analógicos, pero aún tenía señales seriales de las porciones digitales del circuito conectado.

De todos modos, el punto es asegurarse de hacer su diligencia y saber exactamente cómo se ve la señal que necesita pasar a través de la resistencia variable y que funcionará dada la topología del diseño de la resistencia.

Estoy de acuerdo con el endolito en que debería considerar seriamente otras formas de resolver el problema. Como no ha descrito el circuito al que está tratando de agregar este componente, y mucho menos ha publicado el esquema o la función de transferencia que está tratando de lograr, solo puedo suponer que hay formas más eficientes de resolver el problema.

¿Está conectado un terminal de su resistencia variable a una fuente de alimentación? Esto hará que muchos enfoques sean mucho más factibles. En el caso de una conexión a tierra, por ejemplo, un MOSFET de tipo N, un condensador, una resistencia y un PWM probablemente serán suficientes para una olla (relativamente) de cambio lento.

La clave para diseñar una resistencia variable de estado sólido es operar en su transistor en la región activa, en lugar de permitir que se sature. Es probable que su aplicación de audio requiera una escala de ponderación logarítmica o de frecuencia, entonces, ¿por qué no incorporar algunos comentarios o monitoreo, y no preocuparse por la leve falta de linealidad?

Un enfoque aún no mencionado que es aplicable en algunos escenarios de baja frecuencia, aunque debe usarse con precaución, es reconocer que una resistencia que se enciende y apaga a través de la señal PWM lo hará, a frecuencias mucho más bajas que la frecuencia PWM , se comportan más o menos como una resistencia más grande cuya resistencia es la del original dividido por el ciclo de trabajo PWM. Entonces, una resistencia de 1K con un ciclo de trabajo del 5% se comportará más o menos como una resistencia de 20K.

La mayor advertencia con este enfoque es que a menudo inyectará ruido en el sistema a la frecuencia PWM. Esto puede no ser un problema si los componentes que manejan la señal pueden filtrar ese ruido limpiamente, o si pueden pasarlo sin distorsión a otros componentes que pueden hacerlo. Antes de usar dicho diseño, uno debe asegurarse de que se cumpla uno de los requisitos anteriores. El hecho de que un componente tenga una frecuencia útil máxima no implica que filtre limpiamente cosas por encima de esa frecuencia. Muchos amplificadores, por ejemplo, se distorsionarán si la señal de entrada hace que la velocidad de respuesta de salida exceda sus capacidades. Si un amplificador recibe una mezcla de una señal de 1KHz a 0DB y una señal de 1MHz a -20DB (10% del voltaje del original), la velocidad de respuesta de salida para el componente de 1MHz sería 100 veces mayor que la del componente de 1KHz. Eso' Es completamente posible que la velocidad de respuesta del componente de 1KHz esté dentro de las capacidades del amplificador, pero el componente de 1MHz no; eso a su vez podría causar que la porción de 1KHz de la salida salga severamente distorsionada.