【導讀】你曾用過線性電位計作為音量控制器嗎？如果你使用過，你可能會發現，音量跳變得非常快。如果想將音量調整得相當小，你可能需要safe-cracker般的靈敏觸覺。這時就需要對數電位計。
你曾用過線性電位計作為音量控制器嗎？如果你使用過，你可能會發現，音量跳變得非常快。如果想將音量調整得相當小，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箱的密碼，作者此處是一種比喻，對于線性電位計，常人是很難將音量調得相當小的）。這時就需要對數電位計。
我們的聽覺有相當大的動態范圍。我們的耳朵（尤其年輕人）能夠識別的有效范圍是120dB或者更大，1000000：1的比率。音量大小（以分貝為單位）的起點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，對數電位計是近似線性的，所以，對數電位計在位置上的改變會帶來音量上相對應的改變。
圖1顯示了使用線性電位計和數學上理想的對數電位計來分壓時的衰減比例。轉動電位計到50%的位置，輸出電壓是輸入電壓的0.1倍（-20dB），在音頻電位計中，這是一個常用的目標值。電位計每轉動10%，輸出電壓會改變4dB。但是理想的對數電位計在不轉動時僅僅只有40dB（輸入信號的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到零輸出(無窮大的衰減)，所以對數電位計有一個衰減消除功能（對數電位計在不轉動的時候輸出是無法為零的，為了使對數電位計在不轉動的時候衰減為零，必須有該衰減功能）使得電位計在不轉動的時候，能夠達到零輸出。
有很多關于對數參數的半導體標準曲線（廠商稱之為衰減曲線）。他們通常指定了電位計在轉動50%時的衰減因子。這種參數標準的命名并不是很規范，所以我不會試圖命名它們，這會給大家帶來更多的困擾。如果你有某些特殊具體的參數需求，請咨詢廠商。在某些應用中，可能需要特殊的反向電位計。這種電位計在不同位置的衰減值和普通的電位計是相反的。
對數電位計通常需要兩條分段的曲線來達到期望的衰減曲線（如圖2）。兩種不同的油墨導體被鑲嵌在電阻中（通常情況下，電阻是由絕緣體和油墨導體構成，不同的油墨導體，會導致不同的電阻阻值，從而可以帶來這兩條分段的曲線）。立體聲音量控制的一個關鍵參數是這兩條曲線的追蹤精度。請注意，在不轉動電位計的時候，輸出為零。
你可以用一個線性電位計和一個固定的電阻來驅動輸出，這近似于對數電位計（如圖3所示）。用作音量控制時，該電路仍然有線性電位計的一個缺點------當電位計轉動到底時，音量跳變得太快。這個電路的性能比線性電位計好，但是相對對數電位計來說較差。在對數電位計中，這種電阻輸出電路同樣可以用來改變對數電位計的衰減曲線。需要注意的是輸入信號必須要能夠驅動電阻R1輸出滿幅信號，并且R1可以是一個較小的電阻，這取決于Rp的大小。
在一些高音量的用戶應用中，電子音量控制器已經大幅度地取代了傳統的對數電位計。電子音量控制器的原理是使用數字量來控制自然音量的對數增加，并且使用了衰減消除技術（即walk-off），使得在衰減曲線的底部，衰減值為零。許多現代的音頻器件提供了一個齒輪狀的旋鈕，轉動該旋鈕，會產生不同頻率的脈沖信號，來控制電子電位計的衰減值。除了音頻應用，這些器件也能應用于信號通路中。下面是一些相關器件：
● PGA2500 麥克風前置數字增益可控放大器
● 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™ 立體聲耳機放大器
● TPA6140A2 具有 I2C 音量控制的 25mW G 類 DirectPath™ 立體聲耳機放大器
● TPA2054D4A 具有立體聲 D 類放大器和 DirectPath™ 耳機放大器的 1.4W/通道 3 輸入音頻子系統
● TLV320AIC3262 具有微型 DSP、集成 D 類揚聲器、聽筒驅動器和 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的音量控制器和對數電位計，所以，一個模擬設計師應該清楚這些最基本的電路知識。
（來源：EDN電子技術設計，作者：Bruce Trump 資深模擬工程師）
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