利用数字电位器实现数控低通滤波器

　　1 引言

　　数字电位器是一种应用普遍的器件，以下介绍如何使用数字电位器构建一个可调带宽的低通滤波器。

　　2 一种简单的低通滤波器

　　由DS3903构成的音频低通滤波器如图l所示。该电路采用单电源供电，电源电压范围为2.7～5.5 V。包含一级前置衰减，5.0 V供电时可处理5.0 VP-P(1.77VRMS)输入。为了产生一个双极点(极点在同一频点)低通滤波器(每10倍频程衰减12 dB)，电容C3必须是C2的2倍以上，可变电阻POTO和POTl设置相同值，则截止频率(fC)计算如下：

　　其中，RPOT是可变电阻POT0和POT2设置对应的电阻值。

　　该电路的输入部分(Cl、U1一POTl、U2A、Rl和R2)是音量控制电路，还可将音频信号的直流偏置到VCC/2，使信号在未嵌位的条件下通过数字电位器和运放器，在任何供电电源下，电路都能够处理最大信号摆幅。因此，该设计在2.7 V至5.0 V下工作性能良好。输出直流电平保持在VCC/2，除非在正常输出以外工作，电平将偏移到不同工作点。

　　对于已限定工作范围的应用，可以去掉输入级电路，采用直接耦合的方式连接到滤波器。去掉输入电路后，输出信号只是经截止频率为fC的双极点滤波器滤波后的信号，而输入信号的直流分量则直接旁路到输出端。

　　通过更改电容或选择不同端到端电阻的数字电位器，该电路的截止频率可设置为500 kHz。

　　用于计算RPOT的数字电阻模型如图2所示，对于指定位置，相应的开关将闭合而其他位置的开关则开路。电位器每递增一个单元位置，电阻将相应增加LSB(对DS3903，10 kΩ/128=78Ω)，最高抽头位置除外，最高抽头位置为电位器电阻的并联组合，则引起非线性。通过下式计算RPOT：

　　其中：RLSB是端到端电阻除以抽头数;RW是滑动端、电阻;n是电位器的编程位置;a是数字电位器的总抽头数。

　　图3所示给出了DS3903 10 kΩ电位器的RPOT电阻值与抽头位置之间的关系图，假定端到端电阻为10 kΩ，滑动端电阻最小值是500Ω。这两个参数都会对滤波特性产生显著影响，但主要影响的是截止频率的最小值和最大值，实际截止频率可以在其最小值和最大值之间调节，选择适当的电容值即可将截止频率设置在可调范围内所要求的频点。