运算放大器线性化衰减器控制响应

　　高性能、四路电压控制的 SSM2164 衰减器。控制响应为 –30 dB/V，0V 产生单位增益。随着所施加的控制电压沿正方向增加，衰减也会增加。图 1中的电路提供了一种简单的线性化控制响应的方法，扩展了这款多功能芯片的应用范围。结果是放大器的增益与控制电压成正比。此外，该电路还用作简单的对数发生器。通过这种方法，您可以使用单个 SSM2164 来制作两个高质量的线性压控放大器。 SSM2164 中的四个增益单元是紧密匹配的电流输入、电流输出跨导乘法器。每个增益单元的控制响应为：增益=10 (-V /0.67)。电池是非反转结构。

　　图 1使用此配置可以获得增益控制输出和对数输出。
　　每个压控放大器使用两个增益单元。运算放大器反馈环路中的“主”单元响应线性电压输入生成对数电压输出。然后，该对数电压进入第二个（匹配的）“从属”单元的控制引脚，该单元处理音频信号。运算放大器 IC 1通过伺服控制连接到负参考电压的主 SSM2164 单元的增益，将其反相输入保持在虚拟地。 IC 1的输出是输入的对数函数：V OUT =–0.67log[(–V IN R 2 )/(V REF R 1 )]。 V IN是增益控制电压，V REF是负参考电压。然后， V OUT驱动从属单元的控制引脚。将增益表达式中的V OUT表达式替换为V 产生以下结果：增益=(V IN R 2 )/(V REF R 1 )，这是期望的线性响应。
　　运算放大器 IC 2将从属单元的输出电流转换为增益为 R 4 /R 3的音频电压。增益的总体表达式为：增益=(V IN R 2 R 4) /(V REF R 1 R 3 )。如果R 1 =R 2且R 3 =R 4，则表达式简化为：增益=V IN /V REF，并且增益（以分贝为单位）=20log(V IN /V REF )。将 V IN设置为 15V，将 V REF设置为 –15V，可产生具有指示组件值的单位增益。随着控制电压的降低，增益平滑降低至 –70 至 –80 dB（图 2）。当控制电压降至 0V 几毫伏以内时，压控放大器完全关闭（衰减 = 100 dB）。负电压使 IC 1的输出摆幅接近正轨，但当控制电压返回到 0 至 15V 范围时，IC 1立即脱离轨。该电路不会产生咔嗒声，并且在较低电源电压（例如 ±5V）下工作良好。
　　图 2下面的迹线是 0 至 3V 三角波，您可以用它来调制上面迹线中的 10kHz 正弦波。注意线性调制包络。
　　为了获得最佳性能，IC 1应是低失调、低输入电流单元，IC 2应是高质量、低噪声音频运算放大器。然而，您可以使用廉价的运算放大器（例如 TL072 和 LF353）获得相当好的性能。该原型装置使用 IC 1的 OP-290 实现了 75 至 80 dB 的控制范围。当您在 70 dB 范围内扫描增益时，音频输出上的控制电压馈通很小，变化为 10 到 20 mV。噪声和失真性能非常出色，因为该设计使用了 SSM2164 数据表中标准配置的增益单元。

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