安価なソリッドステート可変抵抗器

私がデザインで遊んでいるアナログオーディオプロジェクトがあり、約150のソリッドステート可変抵抗器が必要になります。私はこれらをマイクロコントローラーから制御して、デジタル制御のポットが機能するように計画していますが、私が見つけたものはすべて非常に高価です（$ 1.00〜$ 1.50）。

私の当初の計画は、小さなコンデンサを備えたMOSFETのようなものと、ゲートに電圧を保持するための別のトランジスタを使用することでした。次に、DACといくつかのGPIOを介してそれぞれの電圧を順に更新します。しかし、私は自分のアプリケーションに適したトランジスタ（理想的な抵抗のように十分に動作するもの）を見つけていません。

何か案は？

FWIW：プロジェクトはこの（廃止された）EQ設計のバリエーションです：LMC835 Digital-Controlled Graphic Equalizerを使用した設計。

抵抗のように動作するものが必要な場合は、フォトセルを使用して、フィルターされたPWMからのLEDで点灯させることができます。ただし、これは3端子ポットではなく2端子可変抵抗として機能します。

TLC5940のようなものを使用して、1つのマイクロコントローラーからすべてのLEDを制御できます。TLC5940には、シリアル接続を介してそれぞれの輝度をプログラム可能な16個のPWM LEDドライバー出力があります。150チャネルを制御するには、それぞれ$ 1.84で10個必要ですが、チャネルごとに2つの抵抗が必要な場合（実際のポットをシミュレートする場合）は2倍になります。

また、内部にたくさんのポットがあるICを見たことがありますか？たとえば、ポットあたり$ 0.33は$ 1よりも優れています。

• DS3930ヘキサ不揮発性ポテンショメータ、I / Oおよびメモリ付き（$ 1.95 @ 1,000）
• AD5206：6チャネル、256ポジションデジタルポテンショメーター（価格1000個、$ 1.94）

また、電圧制御またはプログラム可能なゲインアンプICを調べることもできます。これは、オペアンプとポットの両方の代わりになる可能性があります。

• SSM2164：低コストのクワッド電圧制御アンプ -4チャネルで$ 3.12
• MCP6S28：シングルエンド、レイルトゥレイルI / O、低ゲインPGA -8チャネルで$ 1.85

コンピューター制御の多チャンネルグラフィックEQに関しては、DSPの方が安価なオプションです。たとえば、TI、AKM、およびアナログには、ADCおよびDACが組み込まれたオーディオ信号プロセッサがあり、EQを作成するための使いやすいGUIがありますが、開発ボードを購入する必要があります。:)

デジタル制御可能なオーディオフィルターとイコライザーを見たことがありますか？

これはどう？ MCP4011-4014

それは100QTYごとに0.39ドルです。したがって、150数量の場合、58.50ドル+送料になります。

JFETは、そのオーミック領域で動作する可変抵抗として構成できます。多くの場合に機能します。

これが私の粗野なデザインです：

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

（回路図エディタが必要です。それはすばらしいでしょう。）

正しい位置にバイアスをかける（それが正しい単語である場合でも）には、少し注意が必要です。以前に可変発振回路を作りました。また、デュアルオペアンプとJFETを使用してモーターを駆動するための可変PWM +周波数回路（可変周波数可変速度ドライブ）を設計しました。

これは答えではなく、デジタルポットや同様のデバイスを使用する際の注意事項です。

データシートの理論や等価回路だけでなく、実際の動作モードを注意深く確認してください。

数年前に、ラインとマイクの両方のレベルで動作するように設計されたいくつかのアナログ入力を備えた設計がありました。そのため、その目的のために設計されたICを使用した差動プリアンプ段があり、ゲインは0〜60dBに調整可能でした。1つの外部抵抗で設定されたマイクロコントローラーを使用して、ゲインセットをデジタルで制御する必要がありました。抵抗は信号経路にあり、AC結合されていました（グランドの周りを+/-に振ってください）。これはプリアンプのデータシートには記載されておらず、プリアンプの出力がDSPのADC入力を参照していたため、予期されていませんでした。出力は約1.65Vで変動し、常に地面より上にとどまっていました。DSPからのフィードバックにより、システムはプリアンプのゲインを自動的に調整して、ADCのフルレンジ入力に非常に近づけ、分解能を向上させました。

最初は、すべての点で通常の古いポットであると思われるADデジタルポテンショメーターを使用しましたが、すべてがデジタル制御のワイパーポジションを持つレジスターであることを示していました。まあそうではなかった。内部的には、一定の抵抗を提供するためにトランジスタのカスケード接続で実装されました。これは最初は悪く聞こえませんが、意味することは、抵抗器がポットの電源の範囲外に電圧を渡すことができなかったことです。デジタルI / Oに使用したものとして、2つのレールに3.3VとGNDを使用して実装しました。しかし、その構成では、抵抗は負の電圧で電流を流すことができず、それを通過するすべてのAC結合信号から底を切り落としました。

アナログ電源を使い切る必要があるが、それに接続された回路のデジタル部分からのシリアル信号がまだあることを意味するので、それは少し苦痛でした。

とにかく、重要なことは、注意を払い、可変抵抗器を通過する必要のある信号がどのように見えるかを正確に把握し、抵抗器の設計のトポロジーが与えられれば機能することです。

あなたは問題を解決するために他の方法を真剣に検討すべきであるというエンドリスに同意します。このコンポーネントを追加しようとしている回路を説明していないため、回路図や達成しようとしている伝達関数の投稿がはるかに少ないため、問題を解決するためのより効率的な方法があると推測できます。

可変抵抗器の一方の端子が電源に接続されていますか？これにより、多くのアプローチがより実行可能になります。グラウンドへの接続の場合、たとえば、N型MOSFET、コンデンサ、抵抗、およびPWMは、（比較的）ゆっくり変化するポットにはおそらく十分です。

ソリッドステート可変抵抗器を設計するための鍵は、トランジスタを飽和させるのではなく、アクティブ領域のトランジスタで動作させることです。オーディオアプリケーションでは、とにかく対数または周波数の重み付けスケールが必要になる可能性が高いので、フィードバックやモニタリングを組み込んで、わずかな非線形性について心配しないでください。

注意深く使用する必要がありますが、一部の低周波数シナリオに適用できるまだ言及されていない1つのアプローチは、PWM信号を介してオン/オフされる抵抗が、PWM周波数よりもはるかに低い周波数で動作することを認識することです、大まかな抵抗のように動作します。その抵抗は、元の抵抗をPWMデューティサイクルで除算したものです。したがって、5％デューティサイクルの1K抵抗は、20K抵抗とほぼ同じように動作します。

このアプローチの最大の注意点は、PWM周波数でシステムにノイズを注入することが多いことです。信号を処理するコンポーネントがそのようなノイズをきれいに除去できる場合、または他のコンポーネントに歪みを与えることなく通過させることができる場合、これは問題にはなりません。このような設計を使用する前に、上記の要件のいずれかが満たされていることを確認する必要があります。コンポーネントが最大の有用な周波数を持っているという事実は、その周波数以上のものをきれいにフィルタリングすることを意味するものではありません。たとえば、多くのアンプは、入力信号によって出力のスルーレートが能力を超えると、歪みます。アンプに0DBの1KHz信号と-20DBの1MHz信号の混合（オリジナルの電圧の10％）が供給される場合、1MHzコンポーネントの出力スルーレートは1KHzコンポーネントの100倍になります。それ' 1KHzコンポーネントのスルーレートがアンプの能力の範囲内である可能性は十分にありますが、1MHzコンポーネントはそうではありません。これにより、出力の1KHz部分がひどく歪んで出力される可能性があります。