运算放大器如何使用数字电位器实现增益控制

　　摘要：这篇应用笔记讨论了传统运算放大器（op amp）中如何使用数字电位器实现增益控制。文中给出了典型运算放大器配置（反相，同相）的实例，利用数字电位器代替标准的机械电位器。

　　这篇技术简介要求理解放大器典型增益控制电路的配置，讨论了线性和非线性数字电位器应用。基本的技术需求是在音频或其它电位器/运算放大器应用中，用固态电位器代替传统的机械电位器。本文还介绍了校准和偏置控制应用中（诸如工业控制、音频和电信）用数字电位器代替机械电位器的背景需求。

　　简介

　　电路提供了一个反相或同相放大信号的配置。当开关S1闭合、S2断开时，电路表现为一个标准的反相放大器；当S1断开、S2闭合时，信号传送到运算放大器的同相输入端，电路表现为一个同相放大器。如果S1和S2是单芯片模拟开关，可利用数字信号完成对该电路的控制。

当S1断开、S2闭合时，电路为-1倍增益的反相放大器；当S1闭合、S2断开时，电路为+1倍增益的同相放大器。

　　数字电位器简化电路设计

　　可使用电位器来代替开关。当滑动端位于电位器的高端时，选择同相放大；滑动端位于另外一端时，选择反相放大。利用线性数字电位器（如DS1267）可以数字控制放大器的极性和增益。因为很多数字电位器具有双路配置，使得电路中"额外的"一个电位器用于信号处理任务。电位器滑动端位置可通过3线接口（由/RST、CLK和DQ组成）配置；写入00000000时，将滑动端设置在电位器的端，此时电路配置为反相放大（增益 = -1）。写入11111111时，滑动端位于电位器的端，将电路配置为同相放大（增益 = +1）。当滑动端设置在这两个值之间时，增益将在+1至-1之间变化。

　　利用数字电位器代替S1和S2,可以数字控制电路增益（从-1至+1）。

　　DS1267上电时滑动端位于电位器的中心位置，相当于在反相和同相输入端施加相同电压，使运算放大器输出为零，从而建立一个有效的上电静音功能。

　　其它功能

　　电路的一个附加功能是当DS1267首次上电时，滑动端自动设置在电位器的中心位置。相当于向运算放大器的输入端施加了相同信号，运算放大器输出零信号，从而建立一个上电静音功能！

　　对数电位器，如DS1802,也可用于该电路配置。但由于是对数抽头，不能实现反相至同相增益的平滑变换。可以进行某些增益控制，但两种工作模式不对称。另外，在电位器的高端和低端之间跳变可实现增益在-1和+1之间的切换，利用一个"额外的"电位器可以替代模拟开关。