你曾用過線性電位計(jì)作為音量控制器嗎？如果你使用過,，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn),，音量跳變得非常快,。如果想將音量調(diào)整得相當(dāng)小,，你可能需要safe-cracker般的靈敏觸覺（safe-cracker能夠靠自己靈敏的聽覺來破譯保險(xiǎn)箱的密碼，作者此處是一種比喻，對(duì)于線性電位計(jì),，常人是很難將音量調(diào)得相當(dāng)小的）,。這時(shí)就需要對(duì)數(shù)電位計(jì)。
我們的聽覺有相當(dāng)大的動(dòng)態(tài)范圍,。我們的耳朵（尤其年輕人）能夠識(shí)別的有效范圍是120dB或者更大,，1000000：1的比率。音量大?。ㄒ苑重悶閱挝唬┑钠瘘c(diǎn)取決于我們的聽覺能力,，通常為1dB，這是我們能感受到的最小的音量變化,。以分貝為單位,，對(duì)數(shù)電位計(jì)是近似線性的，所以,，對(duì)數(shù)電位計(jì)在位置上的改變會(huì)帶來音量上相對(duì)應(yīng)的改變,。
圖1顯示了使用線性電位計(jì)和數(shù)學(xué)上理想的對(duì)數(shù)電位計(jì)來分壓時(shí)的衰減比例。轉(zhuǎn)動(dòng)電位計(jì)到50%的位置,，輸出電壓是輸入電壓的0.1倍（-20dB）,，在音頻電位計(jì)中，這是一個(gè)常用的目標(biāo)值,。電位計(jì)每轉(zhuǎn)動(dòng)10%,，輸出電壓會(huì)改變4dB。但是理想的對(duì)數(shù)電位計(jì)在不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)僅僅只有40dB（輸入信號(hào)的1%）的衰減（見圖1中的放大部分）,。聽眾希望他們的音量控制器能夠達(dá)到零輸出(無窮大的衰減),，所以對(duì)數(shù)電位計(jì)有一個(gè)衰減消除功能（對(duì)數(shù)電位計(jì)在不轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候輸出是無法為零的，為了使對(duì)數(shù)電位計(jì)在不轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候衰減為零,，必須有該衰減功能）使得電位計(jì)在不轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候,，能夠達(dá)到零輸出。
有很多關(guān)于對(duì)數(shù)參數(shù)的半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)曲線（廠商稱之為衰減曲線）,。他們通常指定了電位計(jì)在轉(zhuǎn)動(dòng)50%時(shí)的衰減因子,。這種參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的命名并不是很規(guī)范，所以我不會(huì)試圖命名它們,，這會(huì)給大家?guī)砀嗟睦_,。如果你有某些特殊具體的參數(shù)需求，請(qǐng)咨詢廠商,。在某些應(yīng)用中,，可能需要特殊的反向電位計(jì)。這種電位計(jì)在不同位置的衰減值和普通的電位計(jì)是相反的,。
對(duì)數(shù)電位計(jì)通常需要兩條分段的曲線來達(dá)到期望的衰減曲線（如圖2）,。兩種不同的油墨導(dǎo)體被鑲嵌在電阻中（通常情況下，電阻是由絕緣體和油墨導(dǎo)體構(gòu)成，不同的油墨導(dǎo)體,，會(huì)導(dǎo)致不同的電阻阻值,，從而可以帶來這兩條分段的曲線）。立體聲音量控制的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是這兩條曲線的追蹤精度,。請(qǐng)注意,，在不轉(zhuǎn)動(dòng)電位計(jì)的時(shí)候，輸出為零,。
你可以用一個(gè)線性電位計(jì)和一個(gè)固定的電阻來驅(qū)動(dòng)輸出，這近似于對(duì)數(shù)電位計(jì)（如圖3所示）,。用作音量控制時(shí),，該電路仍然有線性電位計(jì)的一個(gè)缺點(diǎn)------當(dāng)電位計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)到底時(shí)，音量跳變得太快,。這個(gè)電路的性能比線性電位計(jì)好,，但是相對(duì)對(duì)數(shù)電位計(jì)來說較差。在對(duì)數(shù)電位計(jì)中,，這種電阻輸出電路同樣可以用來改變對(duì)數(shù)電位計(jì)的衰減曲線,。需要注意的是輸入信號(hào)必須要能夠驅(qū)動(dòng)電阻R1輸出滿幅信號(hào)，并且R1可以是一個(gè)較小的電阻,，這取決于Rp的大小,。
在一些高音量的用戶應(yīng)用中，電子音量控制器已經(jīng)大幅度地取代了傳統(tǒng)的對(duì)數(shù)電位計(jì),。電子音量控制器的原理是使用數(shù)字量來控制自然音量的對(duì)數(shù)增加,，并且使用了衰減消除技術(shù)（即walk-off），使得在衰減曲線的底部,，衰減值為零,。許多現(xiàn)代的音頻器件提供了一個(gè)齒輪狀的旋鈕，轉(zhuǎn)動(dòng)該旋鈕,，會(huì)產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào),，來控制電子電位計(jì)的衰減值。除了音頻應(yīng)用,，這些器件也能應(yīng)用于信號(hào)通路中,。下面是一些相關(guān)器件：
- PGA2500 麥克風(fēng)前置數(shù)字增益可控放大器
- PGA2320 立體聲音頻音量控制器
- LM1971 具有靜音功能的單通道數(shù)字控制62dB音頻衰減器
- LM1972 具有靜音功能的 Micro-Pot 2 通道 78 dB 音頻衰減器
- LM1973 具有靜音功能的 Micro-Pot 3 通道 76 dB 音頻衰減器
- TPA6130A2 具有 I2C 音量控制的 138mW DirectPath™ 立體聲耳機(jī)放大器
- TPA6140A2 具有 I2C 音量控制的 25mW G 類 DirectPath™ 立體聲耳機(jī)放大器
- TPA2054D4A 具有立體聲 D 類放大器和 DirectPath™ 耳機(jī)放大器的 1.4W/通道 3 輸入音頻子系統(tǒng)
- TLV320AIC3262 具有微型 DSP、集成 D 類揚(yáng)聲器,、聽筒驅(qū)動(dòng)器和 DirectPath 的低功耗立體聲編解碼器
但是,，仍然有很多場合使用傳統(tǒng)的音量控制器和對(duì)數(shù)電位計(jì)，所以,，一個(gè)模擬設(shè)計(jì)師應(yīng)該清楚這些最基本的電路知識(shí),。