一種簡單的低通濾波器

　　圖1所示是用ds3903構(gòu)成的音頻低通濾波器。該電路設(shè)計采用單電源供電，電源電壓范圍2.7v至5.5v。包含一級前置衰減，5.0v供電時可處理5.0vp-p (1.77vrms)輸入。為了產(chǎn)生一個雙極點(極點在同一頻點)低通濾波器(每十倍頻程衰減12db)，電容c3必須是c2的兩倍以上，可變電阻pot0和pot1設(shè)置在相同值，截止頻率(fc)的計算公式如下：

　　其中rpot是可變電阻pot0和pot2設(shè)置對應(yīng)的電阻值。

　　圖1. 用ds3903構(gòu)成的音頻低通濾波器

　　電路的輸入部分(c1、u1-pot1、u2a、r1和r2)是音量控制電路，它還用于將音頻信號的直流偏置到vcc/2，使信號可以在不被鉗位的條件下通過數(shù)字電位器和運放。任何供電電源下，電路能夠處理最大信號擺幅，因此，該設(shè)計能夠很好地工作在2.7v至5.5v vcc。輸出直流電平保持在vcc/2，除非電路工作在正常輸出以外，是電平偏移到不同的工作點。

　　對于已經(jīng)限定工作范圍的應(yīng)用，可以去掉輸入級電路，采用直接耦合的方式連接到濾波器。去掉輸入電路后，輸出信號只是經(jīng)過截止頻率為fc的雙極點濾波器濾波后的信號，輸入信號的直流成分將直接旁路到輸出端。

　　更改電容或選擇不同端到端電阻的數(shù)字電位器，該電路的截止頻率可以設(shè)置到500khz。

　　用于計算rpot的數(shù)字電阻模型如圖2所示，對于指定位置，相應(yīng)的開關(guān)將閉合而其它位置的開關(guān)開路。電位器每遞增一個單元位置，電阻將相應(yīng)增加1 lsb (對ds3903，10kω/128 = 78ω)，最高抽頭位置除外，最高抽頭位置為電位器電阻的并聯(lián)組合，會引起非線性。可通過下式計算rpot：

　　其中：

　　rlsb是數(shù)據(jù)資料電氣參數(shù)表中的端到端電阻除以抽頭數(shù)(a)。

　　rw是數(shù)據(jù)資料電氣參數(shù)表中的滑動端電阻。

　　n是電位器的編程位置。

　　a是數(shù)字電位器的總抽頭數(shù)。

　　圖3給出了ds3903 10kω電位器的rpot電阻值與抽頭位置的關(guān)系圖，該圖假定端到端電阻為10kω ，滑動端電阻最小值是500ω。這兩個參數(shù)都會對濾波特性產(chǎn)生顯著影響，但主要影響的是截止頻率的最小值和最大值，實際截止頻率可以在最小值和最大值之間調(diào)節(jié)，選擇適當(dāng)?shù)碾娙葜导纯蓪⒔刂诡l率設(shè)置在可調(diào)范圍內(nèi)所要求的頻點。

　　圖2. 數(shù)字電位器的電阻模型

　　圖3.

　　利用audio precision?測試設(shè)備對圖1電路進行測試，可以得到圖4至圖6所示的衰減特性和thd+n性能。

　　圖4.

　　圖5.

　　圖6.

　　數(shù)字電位器設(shè)計考慮

　　為濾波電路選擇數(shù)字電位器時需要考慮幾個因素。

　　使用數(shù)字電位器的最大限制是電位器端點的電壓，通常該電壓必須保持在vcc和gnd之間，以避免esd結(jié)構(gòu)內(nèi)部的二極管將音頻信號鉗位。當(dāng)vcc在規(guī)定的范圍內(nèi)(2.7v到5.5v)時，ds3903的esd結(jié)構(gòu)允許輸入信號介于6v與gnd之間，這一特性對于要求輸入信號大于vcc的應(yīng)用非常靈活。但是，在圖1所示電路中并未處理6vp-p信號，因為運放電源低于6v時將會鉗位信號。如果運算放大器能夠用更高的電壓供電，即可使用ds3903的大信號處理功能。

　　電位器抽頭的變化形式(線性或?qū)?shù))決定了電路截止頻率的線性調(diào)節(jié)或?qū)?shù)調(diào)節(jié)形式。對于圖1所示音頻范圍的濾波電路，為保證在40hz與800hz之間提供盡可能多的截止頻率設(shè)置，采用線性電位器比較合適。

　　電位器的分辨率(如128或256抽頭)決定了截止頻率的調(diào)節(jié)精度，抽頭數(shù)越多，截止頻率的調(diào)節(jié)精度也越高。對于音頻應(yīng)用，不太可能使用64或128抽頭以上的電位器來設(shè)置低通濾波器的截止頻率。對于寬帶應(yīng)用可能要求更多的電位器抽頭。

　　一些數(shù)字電位器采用非易失存儲，能夠在沒有電源供電時保持抽頭位置。這種特性可用于保存校準(zhǔn)后的濾波器位置，而在上電時不再調(diào)整濾波器設(shè)置。易失電位器總是從一個預(yù)置位置啟動，電路在被修改之前將一直保持默認位置。

　　數(shù)字電位器的端到端電阻和滑動電阻具有較寬的公差，圖1所示電路中的兩個電阻(pot0和pot2)則保持相等，因為這兩個電阻制作在同一硅片上。電位器的實際阻值差別較大，通常