¿Cómo duplicar la resistencia? (use la misma resistencia variable para múltiples ganancias de amplificador operacional)

Si está trabajando con frecuencias de audio, recomendaría usar un amplificador controlado por voltaje monolítico (VCA), con el voltaje de control analógico proveniente de un solo potenciómetro, y quizás un controlador de búfer para baja impedancia para controlar las entradas de control de ganancia de mayor impedancia de sus 4 canales

Un VCA de un solo canal es el SSM2018 de Analog Devices. El SSM2154 de 4 canales está obsoleto. Estoy seguro de que hay dispositivos similares de otros proveedores.

Si está trabajando con algo más alto que las frecuencias de audio, debe mirar las selecciones de los proveedores de dispositivos de amplificador de ganancia variable (VGA) y amplificador de ganancia programable (PGA). Sin embargo, es probable que estos se establezcan mediante un control digital de 6 bits a 8 bits y no a través de un voltaje de control analógico que se obtendría fácilmente de un potenciómetro.

Un enfoque simple es usar una topología VCA de derivación JFET. Esta imagen es cortesía de Elliott Sound Products ( https://sound-au.com/articles/vca-techniques.html )

National Semiconductor AN32 de 1970 tiene un JFET como atenuador en la entrada de un amplificador operacional. En esta configuración, usaría una ganancia fija para aumentar su salida al máximo y atenuarla en la etapa final usando el voltaje de control. La imagen de abajo sería la etapa final, después de su etapa de ganancia.

Si considera el siguiente dispositivo: -

Ahora considere la acción del interruptor analógico (cuya entrada de control es impulsada por el LTC6992, es decir, se activa y desactiva a 1 MHz). Debe reconocer que puede controlar la amplitud de una señal analógica alimentándola a través del interruptor analógico de "alternancia". Cuanto mayor sea el ciclo de trabajo, más se transfiere la señal a la salida del interruptor: -

En efecto, está modulando el ancho de pulso de la señal de entrada analógica y el nivel promedio de la señal está determinado por la señal de entrada y la relación de espacio de marca del PWM. Es un multiplicador analógico de 2 cuadrantes bastante preciso.

Después del interruptor analógico, necesita un filtro de paso bajo bastante simple para eliminar los artefactos de conmutación de alta frecuencia. Entonces, un chip PWM que funciona a 1 MHz, varios interruptores analógicos (1 por canal de audio) y varios filtros de tecla sallen basados ​​en amplificadores operacionales para eliminar el ruido de HF y esto debería funcionar. 1 potenciómetro conectado a la entrada del LTC6992 controlará la amplitud de varias señales por el mismo factor.

El problema con los VCA y las resistencias controladas por voltaje es lograr un seguimiento perfecto de la ganancia en cada canal. No dice qué tan preciso necesita que los canales coincidan entre sí; si es aceptable una variación de alrededor de 0,5 dB entre canales, tiene una amplia gama de opciones para elegir.

El SSM2018 mencionado en otra respuesta es muy, muy bueno, pero las notas de su hoja de datos (p.11):

Un cambio de temperatura de 25 °C provoca un aumento del 8,25 % en la constante de ganancia, lo que da como resultado una constante de ganancia de 30 mV/dB.

El LM13700 mucho más económico (dual) presenta un seguimiento de ganancia de 0.3dB entre diferentes amplificadores según su hoja de datos.

Sin embargo, si necesita una coincidencia de ganancia mucho mejor entre los canales, eche un vistazo a un MDAC (DAC multiplicador), que es un atenuador conmutado, con la configuración de ganancia aplicada cambiando el código en las entradas digitales. Por lo tanto, debe leer el potenciómetro en el ADC integrado en un microcontrolador y escribir el código apropiado en el MDAC para todos los canales.

La coincidencia de ganancia que se puede lograr está limitada por la precisión de la MDAC, y es posible que pueda lograr un ancho de banda mayor que los dispositivos especializados para uso de audio.

Entonces, después de investigar un poco más, descubrí que puede hacer una resistencia controlada por voltaje usando un FET y también este instructivo que usa un LED y una fotocélula y optoaisladores resistivos también se ajustan a la factura. También hay una 'resistencia activa' o 'carga activa' que se usa en los diseños de circuitos integrados, pero todo el material que pude encontrar en los circuitos estaba mucho más allá de mí en este momento.

Una forma de hacer esto es usar un EEPOT (potenciómetro borrable eléctricamente). Vienen en todos los valores de 1K a 1M y tienen hasta 6 macetas en un paquete. Aquí está la hoja de datos del AD5253/5254 , que es un EEPOT cuádruple. Obviamente, establecerías todos los botes al mismo valor en tu caso.

Deberá tener un microcontrolador para establecer el valor de la resistencia, ya que el EEPOT se ejecuta fuera de un bus I2C. Prácticamente todos los microcontroladores en estos días tienen I2C. Ni siquiera necesitaría tener una interfaz de usuario elegante, solo botones arriba y abajo que aumentarían y disminuirían el valor de resistencia. Si necesita configurar el EEPOT en un valor exacto, puede agregar una interfaz serial a una PC usando un convertidor UART a USB, como este , que le permitiría configurar la resistencia a través de un programa de terminal en la PC como RealTerm .