Dai un'occhiata ai multiplexer analogici come 4051. Questi dispositivi sono comunemente usati per questo tipo di applicazione. In pratica formano un collegamento analogico (e appunto bilaterale) tra uno degli 'ingressi' (Y0 - Y7) e l'uscita (Z), selezionati da un selettore binario (A0 - A2). Sostituirebbe tutti i tuoi relè (fino a otto) e imposterai l'attenuazione per ingresso da un divisore resistivo. Con una tensione di alimentazione di 10 V, la resistenza ON è dell'ordine della coppia 100 \ $ \ Omega \ $.

Una storia simile vale per il 4052 che ha 2 multiplexer (de) analogici a 4 canali indipendenti.

Fondamentalmente lo stesso circuito del tuo:

^{simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab}

Un'altra possibilità è usare un DAC e inserire il segnale in ingresso nel suo ingresso di tensione di riferimento e selezionare l'attenuazione con l'ingresso digitale. Non tutti i DAC sono abbastanza veloci per questa applicazione, ma possono darti molti bit di risoluzione.

Ok, cercherò di rispondere alla mia domanda.

Ho scritto un programmino Java per calcolare tutte le possibili combinazioni di valori di resistori per un partitore di tensione composto da resistori commutati in parallelo . Questo programma emette quindi la sequenza binaria necessaria per iterare i rapporti in ordine crescente, i rapporti corrispondenti e ovviamente i valori di resistenza necessari. Posso specificare quanti interruttori e il loro orientamento, i rapporti target, la precisione desiderata, i valori specifici dei resistori da utilizzare e così via. Il risultato è una rete di resistori con una conicità totalmente personalizzata.

Questo risultato è abbastanza buono per le conicità log. In alcuni casi i risultati erano entro l'1% dei rapporti target. Ci sono alcuni valori "magici" che producono utili guadagni. Ad esempio, se utilizzi 2 interruttori (o interruttore rotante 2p4t) in una configurazione di amplificatore operazionale invertito con un divisore come:

  10k || 10k ---------- 10k || 3.3k  

dove vengono scambiati un 10k superiore e un 3.3k, questo produce guadagni quasi esattamente di -6dB 0dB 6dB e 12dB.

Ecco un esempio più elaborato:

Di seguito sono riportati i valori dB target per 3 interruttori che ovviamente producono un totale di 8 passaggi insieme ai valori determinati dal programma Java:

  target calcolato -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  

Puoi vedere che i valori sono stati leggermente personalizzati. Ho optato per un controllo del guadagno più preciso intorno a 0dB, ma ho abbandonato il 1 ° passo e aumentato significativamente il 7 ° e l'8 ° passo. I resistori necessari per ottenere questi guadagni sono mostrati nello schema. L'ho anche simulato in LTSpice per confermare che tutto funzioni come pubblicità.

I risultati non sono perfetti. L'accuratezza media di tutti i rapporti di divisione era del 2,7%, ma almeno un valore era inferiore del 15%. Fortunatamente questi tendono ad essere i valori finali in quanto è difficile per i rapporti raggiungere 0 o 1. Il primo passo era solo -10,91 dB mentre io stavo cercando -12 dB.

Penso che il registro inverso dovrebbe essere abbastanza buono anche poiché puoi semplicemente eseguire la sequenza binaria al contrario.

Ovviamente questo è applicabile anche a configurazioni di amplificatori operazionali non invertiti o qualsiasi cosa che utilizzi un divisore di tensione inclusi stack di toni e controlli di panning e così su.

Quindi la risposta è: è certamente possibile. Ma richiede un po 'di lavoro per trovare i giusti valori di resistenza. Non ho trovato "regole d'oro" ovvie.

Il risultato finale che sembra che stiate cercando è un amplificatore a guadagno programmabile (PGA). Hai menzionato un microcontrollore, quindi ad esempio un Microchip MCP6S21 offre passi di guadagno di 1, 2, 4, 5, 8, 10, 16 e 32 V / V e può essere controllato su un bus SPI. La maggior parte che ho visto non offre l'attenuazione come richiesto, ma l'attenuazione del segnale (o l'amplificazione di meno) in anticipo potrebbe essere una buona opzione.

Quella particolare parte potrebbe non soddisfare i tuoi requisiti esatti ma PGA sono ampiamente disponibili e potrebbe essere un termine di cui non hai mai sentito parlare e cercato, ma sono spesso usati per risolvere questo particolare problema.

Potresti considerare un potenziometro motorizzato. Ti darà un controllo piacevole e fluido.

Puoi trovarli su ebay e SparkFun li porta anche .

Un altro modo per controllare elettronicamente il guadagno di un OpAmp è con un potenziometro digitale. In questo modo puoi avere un controllo preciso del guadagno, se lo desideri. E ha il vantaggio di una soluzione molto piccola ea basso costo.

AD5231 è un dispositivo piuttosto buono con 1024 posizioni.

Un altro modo per farlo è moltiplicare i DAC. Analog Devices li crea, Texas Instruments li crea, e probabilmente anche altre aziende lo fanno.

Ecco la struttura interna di un MDAC a 12 bit :

Se immagini che anche Iout1 sia al potenziale di terra, la resistenza tra Vref e Ground non dipende dalla posizione da S1 a S12, quindi la corrente che scorre attraverso Vref non dipende dagli interruttori ed è proporzionale a Vref, ma quale corrente fluisce attraverso AGnd e quale corrente fluisce attraverso Iout1 dipende dalla posizione degli interruttori. Ciascun interruttore del ladder R-2R controlla dove sta andando la metà della corrente in entrata: attraverso Iout1 o AGnd. Quindi S1 ​​è l'MSB, S12 è l'LSB.

Quindi, se combiniamo questo dispositivo con un amplificatore operazionale in un circuito amplificatore invertente (che ha l'ingresso "-" dell'amplificatore operazionale al potenziale di terra ):

^{simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab}

otteniamo un attenuatore controllato digitalmente. Se il resistore di feedback e il DAC sono commutati attorno, ottieni un gainer controllato digitalmente. Questo circuito può essere leggermente modificato per fornire guadagno e attenuazione.

La cosa da ricordare sull'MDAC è che il valore di R non è preciso (tipicamente da 5 a 10KOhm) e può cambiare di diversi KOhm da un IC a un altro dello stesso tipo, ma il RATIO tra le resistenze è molto preciso. Ciò rende possibile costruire amplificatori controllati digitalmente, filtri controllati digitalmente e così via

Due problemi:

Primo, non puoi ottenere guadagni sopra e sotto 1 (positivo e negativo se espresso in dB) semplicemente cambiando resistori di feedback diversi. In effetti, il tipo di topologia non invertente che mostri non può avere un guadagno inferiore a 1.

Secondo, perché non utilizzare un amplificatore a guadagno programmabile in primo luogo?