Schauen Sie sich analoge Multiplexer wie 4051 an. Diese Geräte werden üblicherweise für diese Art von Anwendung verwendet. In der Praxis bilden sie eine analoge (und tatsächlich bilaterale) Verbindung zwischen einem der 'Eingänge' (Y0 - Y7) und dem Ausgang (Z), der durch einen binären Selektor (A0 - A2) ausgewählt wird. Es würde alle Ihre Relais ersetzen (bis zu acht) und Sie würden die Dämpfung pro Eingang durch einen Widerstandsteiler einstellen. Bei einer Versorgungsspannung von 10 V liegt der EIN-Widerstand in der Größenordnung von 100 \ $ \ Omega \ $.

Ähnliches gilt für 4052 mit 2 unabhängigen 4-Kanal-Analog- (De-) Multiplexern. P. >

Grundsätzlich dieselbe Schaltung wie Ihre:

^{simulieren diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab sup>}

Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen DAC zu verwenden und Ihr Eingangssignal in seinen Referenzspannungseingang einzuspeisen und die Dämpfung mit dem digitalen Eingang auszuwählen. Nicht alle DACs sind schnell genug für diese Anwendung, aber es kann Ihnen viele Auflösungsbits geben.

Ok, ich werde versuchen, meine eigene Frage zu beantworten.

Ich habe ein kleines Java-Programm geschrieben, um alle möglichen Kombinationen von Widerstandswerten für einen Spannungsteiler zu berechnen, der aus parallel geschalteten Widerständen besteht . Dieses Programm gibt dann die Binärsequenz aus, die erforderlich ist, um die Verhältnisse in aufsteigender Reihenfolge, die entsprechenden Verhältnisse und natürlich die erforderlichen Widerstandswerte zu durchlaufen. Ich kann angeben, wie viele Schalter und deren Ausrichtung, die Zielverhältnisse, die gewünschte Genauigkeit, die zu verwendenden spezifischen Widerstandswerte usw. Das Ergebnis ist ein Widerstandsnetzwerk mit einer vollständig benutzerdefinierten Verjüngung.

Diese Ergebnisse sind für Protokollverjüngungen recht gut. In einigen Fällen lagen die Ergebnisse innerhalb von 1% der Zielverhältnisse. Es gibt einige "magische" Werte, die nützliche Gewinne bringen. Wenn Sie beispielsweise 2 Schalter (oder 2p4t-Drehschalter) in einer invertierten Operationsverstärker-Konfiguration mit einem Teiler wie dem folgenden verwenden:

  10k || 10k ---------- 10k || 3,3k  

Wenn ein oberes 10k und ein 3,3k umgeschaltet werden, ergibt dies Gewinne von fast genau -6 dB 0 dB 6 dB und 12 dB.

Hier ist ein ausführlicheres Beispiel:

Das Folgende sind Ziel-dB-Werte für 3 Schalter, was natürlich insgesamt 8 Schritte zusammen mit den vom Java-Programm bestimmten Werten ergibt:

  Ziel berechnet -12,01 - 10.91 -6.00 -6.89 -3.00 -3.86 0.00 -0.89 3.00 3.12 6.00 6.15 12.00 11.70 21.00 21.71  

Sie können sehen, dass die Werte ein wenig angepasst wurden. Ich entschied mich für eine feinere Verstärkungsregelung um 0 dB, ließ aber den 1. Schritt fallen und erhöhte den 7. und 8. Schritt signifikant. Die Widerstände, die erforderlich sind, um diese Verstärkungen zu erhalten, sind im Schema gezeigt. Ich habe dies auch in LTSpice simuliert, um zu bestätigen, dass alles wie angekündigt funktioniert.

Die Ergebnisse sind nicht perfekt. Die durchschnittliche Genauigkeit aller Teilerverhältnisse betrug 2,7%, aber mindestens ein Wert war um 15% niedriger. Glücklicherweise sind dies in der Regel die Endwerte, da es für Verhältnisse schwierig ist, 0 oder 1 zu erreichen. Der erste Schritt war nur -10,91 dB, während ich nach -12 dB suchte.

Ich denke, das umgekehrte Protokoll sollte recht sein Gut, da Sie die Binärsequenz auch in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen können.

Dies gilt natürlich auch für nicht invertierte Operationsverstärkerkonfigurationen oder für alles, was einen Spannungsteiler verwendet, einschließlich Tonstapeln und Schwenksteuerungen on.

Die Antwort lautet also - es ist sicherlich möglich. Es erfordert jedoch einige Arbeit, um die richtigen Widerstandswerte zu finden. Ich habe keine offensichtlichen "goldenen Regeln" gefunden.

Das Endergebnis, nach dem Sie zu suchen scheinen, ist ein Verstärker mit programmierbarer Verstärkung (PGA). Sie haben einen Mikrocontroller erwähnt, sodass beispielsweise ein Microchip MCP6S21 Verstärkungsstufen von 1, 2, 4, 5, 8, 10, 16 und 32 V / V bietet und über einen SPI-Bus gesteuert werden kann. Die meisten, die ich gesehen habe, bieten keine Dämpfung, wie Sie es benötigen, aber eine Dämpfung des Signals (oder eine geringere Verstärkung) vorab ist möglicherweise eine gute Option.

Dieser bestimmte Teil entspricht möglicherweise nicht Ihren genauen Anforderungen, sondern PGAs sind weit verbreitet und es ist möglicherweise ein Begriff, von dem Sie noch nie gehört und nach dem Sie gesucht haben, aber sie werden häufig verwendet, um dieses spezielle Problem zu lösen.

Sie könnten ein motorisiertes Potentiometer in Betracht ziehen. Es gibt Ihnen eine schöne und reibungslose Kontrolle.

Sie finden sie bei ebay und SparkFun führt sie auch .

Eine andere Möglichkeit, die Verstärkung eines OpAmp elektronisch zu steuern, ist die Verwendung eines digitalen Potentiometers. Auf diese Weise können Sie die Verstärkung genau steuern, wenn Sie möchten. Und es hat den Vorteil einer sehr kleinen, kostengünstigen Lösung.

Der AD5231 ist ein ziemlich gutes Gerät mit 1024 Positionen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, DACs zu multiplizieren. Analoge Geräte machen sie, Texas Instruments macht sie und wahrscheinlich auch andere Unternehmen.

Hier ist die interne Struktur eines 12-Bit-MDAC :

Wenn Sie sich vorstellen, dass Iout1 auch auf Erdpotential liegt, hängt der Widerstand zwischen Vref und Masse nicht von der Position von S1 bis S12 ab, sodass der Strom fließt durch Vref hängt nicht von den Schaltern ab und ist proportional zu Vref, aber welcher Strom durch AGnd fließt und welcher Strom durch Iout1 fließt, hängt von der Position der Schalter ab. Jeder Schalter der R-2R-Leiter steuert, wohin die Hälfte des in sie fließenden Stroms fließt: über Iout1 oder AGnd. S1 ist also das MSB, S12 ist das LSB.

Wenn wir dieses Gerät also mit einem Operationsverstärker in einer invertierenden Verstärkerschaltung kombinieren (die den "-" - Eingang des Operationsverstärkers auf Massepotential hat ):

^{simulieren diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab sup>}

Wir erhalten ein digital gesteuertes Dämpfungsglied. Wenn der Rückkopplungswiderstand und der DAC umgeschaltet sind, erhalten Sie einen digital gesteuerten Gainer. Diese Schaltung kann leicht modifiziert werden, um sowohl Verstärkung als auch Dämpfung zu erzielen.

Beim MDAC ist zu beachten, dass der Wert von R nicht genau ist (normalerweise 5 bis 10 kOhm) und kann um mehrere KOhm von einem IC zu einem anderen des gleichen Typs wechseln, aber das Verhältnis zwischen den Widerständen ist sehr genau. Dies ermöglicht den Bau von digital gesteuerten Verstärkern, digital gesteuerten Filtern usw.

Zwei Probleme:

Erstens können Sie keine Verstärkung über und unter 1 (positiv und negativ, ausgedrückt in dB) erzielen, wenn Sie nur verschiedene Rückkopplungswiderstände einschalten. Tatsächlich kann die Art der nicht invertierenden Topologie, die Sie anzeigen, nicht weniger als 1 betragen.

Zweitens, warum nicht zuerst einen programmierbaren Verstärkungsverstärker verwenden?