Esse circuito anti-log passivo não inversor funcionará?

13

O potenciômetro à esquerda do circuito abaixo é na verdade a saída de um potenciômetro digital projetado para controle de volume de áudio; portanto, suas saídas são configuradas internamente para oferecer 64 etapas logarítmicas, de 0dB a -64db. Eu não posso mudar isso. Agora, eu preciso usar a saída para controlar um amplificador de áudio que possui um processador DSP interno, que aceita 0-3,2VDC para controlar seu volume de áudio. Atualmente, esse amplificador obtém essa tensão de um potenciômetro linear, fazendo internamente sua própria conversão linear para logarítmica. Portanto, usando o circuito mostrado sem os diodos, com apenas R11 e R12 usados ​​como um divisor de tensão simples para converter meu 0-12V em uma faixa de 3,2V, ele funciona, mas a resposta é inferior ao ideal. Como a saída do meu pote digital está avançando a tensão em etapas de 1 dB, as "etapas" tornar-se audivelmente perceptível no nível de saída desse amplificador, especialmente quando os volumes mais altos forem atingidos. Então, o que preciso fazer é converter as etapas logarítmicas em alguma aproximação linear, o que significa que preciso de uma função anti-log.

Então, eu estou pensando em aproximar uma curva anti-log com algumas redes de diodos, como mostrado. Basicamente, a tensão de saída seguirá inicialmente a tensão de entrada, mas depois aumentará progressivamente mais lenta como D2 e, posteriormente, o par D3-D4 começará a ser conduzido. Parece funcionar bem o suficiente para fazer com que o controle de volume pareça mais responsivo, mas de alguma forma o circuito parece ser um "hack" para mim. Alguém pode sugerir uma solução mais eloquente que não envolva uma quantidade enorme de peças adicionais?insira a descrição da imagem aqui

Adendo ... Depois de executar tentativa e erro com o circuito acima o dia todo, alimentando-o com uma rampa linear e comparando entrada e saída, decidi que era muito difícil otimizar. Caso a tensão máxima de referência (12 V no exemplo acima) mude, muitos resistores precisam mudar para duplicar a resposta desejada. Mas por um capricho eu vim com isso. Sinceramente, não tenho idéia se estou realmente aproximando uma resposta anti log (ou log) com essa configuração, mas achei muito fácil "sintonizar" a resposta desejada, desde que a tensão máxima de referência de entrada fosse pelo menos 2 ou 3X a saída final desejada, máx. A essência é que, à medida que o POT de entrada era ajustado mais alto, a saída divergia gradualmente da entrada, de modo que as alterações na entrada tinham um efeito progressivamente menor na saída.

Ainda gostaria de receber comentários sobre por que isso parece estar funcionando tão bem, se estou realmente aproximando a curva de log não inversora que estou procurando e se isso poderia ser feito de maneira mais simples. Mas, basicamente, se alguém tiver um problema semelhante, isso parece funcionar MUITO bem ... pelo menos aos meus ouvidos!

insira a descrição da imagem aqui

Outro adendo: para o benefício de qualquer um que esteja precisando de um circuito semelhante, preciso salientar que o LM324, apesar de ser uma escolha comum para circuitos OP-AMP de fonte única, acabou por ser uma má escolha para este bem o circuito. A razão é que este amplificador OP é baseado em transistores BJT internos e, portanto, não pode "acionar" nenhuma saída abaixo de 0,6 volts. No meu caso, mesmo que eu não precisasse da curva de resposta LOG para começar abaixo desse ponto, o circuito ainda precisava gerar 0-3 volts em um circuito existente que tivesse uma pequena corrente de polarização positiva e, portanto, não fui capaz de ajuste a saída para zero, mesmo que eu tenha aterrado o amplificador operacional final usado como buffer). Então, provavelmente substituirei o amplificador quad OP por algo como o Texas Instruments TLC274, porque sendo baseado em FET,

Randy
fonte
Eu estava no ponto de editar sua pergunta para dizer "elegante" no lugar de sua "eloquente", mas gostaria de ver alguém enfrentar o desafio de tornar sua solução realmente eloquente. ;-)
Asmyldof
RI MUITO!!! Bem, a maioria dos bons engenheiros é péssima em ortografia, então espero que eu esteja em boa companhia!
Randy
Estou com preguiça de calcular seu problema específico, mas, para todas as matemáticas dos amplificadores de registro / exponencial usando as propriedades exponenciais de um transistor, você pode olhar para isso: electronics.dit.ie/staff/ypanarin/Lecture%20Notes/ DT021-4 /…
Asmyldof 17/11/2015
2
Uma série de diodos com ressonadores espalhados entre eles, como você tem, existe uma abordagem bastante padrão, não chame isso de hack. Simples, barato, fácil de definir uma lei não linear por escolha do ressitor, como não gostar? (teclado culpou não vai significar ressitor!)
Neil_UK
1
Obrigado @PeterSmit. Percebo que o motivo pelo qual fiquei confuso foi porque a folha de dados do pote digital, que é minha fonte, deu a impressão de ter uma resposta "LOG", porque cada 'etapa' era de 1DB. Eu precisava reverenciá-lo, então pensei que estava criando um circuito anti-log, mas agora que penso nisso, é o pote que realmente tem a resposta anti-log, e meu amplificador "log" é basicamente necessário para convertê-lo em linear. errei no título, porque as informações no meu OP são menos úteis devido ao meu título impreciso.
Randy

Respostas:

2

Seus 2º circuitos (com os divisores NPN e R) são uma boa aproximação de um circuito de log. Isso ocorre porque quando o opamp de entrada gera uma tensão substancialmente acima de 0,6 V, a corrente em 4,7k é proporcional à tensão e, portanto, o V através do NPN é proporcional ao log dessa corrente. Os 100k e 10k produzem um efeito multiplicador; portanto, sua função de transferência fica mais próxima de VOUT = K * 26mV ln (Iin / Is), onde Iin = (VIN-0,7) / 4,7k. 'Is' é difícil de encontrar diretamente, mas se você medir (adivinhar) VBE a 1 mA (por exemplo, 0,6 V), a equação poderá ser reescrita como VOUT = K [26mV * ln (In) + 0,6], onde 'In' está em mA.

K é o ganho do seu divisor R - com 'Contorno' = 0, é 1; com 'contorno' = 20k, é 3.

Observe que esse circuito mudará com a temperatura - se o NPN se aquecer em (digamos) 30 graus. C, isso é equivalente a uma redução de cerca de 10 dB no volume (quando você passa pela matemática).

jp314
fonte
Obrigado. É uma boa confirmação de que a ideia é sólida. E como eu mudei para um amplificador TLV274 OP, que é baseado em FET e tem uma capacidade de pull down muito mais forte, o circuito funciona muito mais previsivelmente em níveis de sub-volt.
Randy