數(shù)字電位器(dpot)是一種常見的器件，采用各種封裝、電阻和分辨率。但是，除了電阻和設(shè)置之間的常規(guī)線性函數(shù)，它并無其他效用。對于需要寬動態(tài)增益調(diào)整范圍（例如數(shù)十倍頻程）的應(yīng)用來說，這會造成一些問題。
以一款放大器為例，你使用8位（1/256）分辨率電位器，將其增益設(shè)置為0至10000(80dB)。當(dāng)電位器設(shè)置與電阻（線性錐度）成線性關(guān)系時，數(shù)字電位器設(shè)置與增益也成線性關(guān)系。在256個電位器設(shè)置中，每個步進(jìn)都表示約40的增益幅度增加（即增益步進(jìn)為0、40、80、120、160等）。
對于8或以上的數(shù)字電位器設(shè)置（增益>300），這給增益設(shè)置提供了不錯的分辨率，可以實(shí)現(xiàn)每個步進(jìn)1dB或更低的增益控制。但是，當(dāng)設(shè)置值低于8時，增益分辨率大幅降低。例如，如果需要將增益設(shè)置為100或以下，就沒有辦法讓所需的值具有有效的精度，因此只能選擇80或120左右的值。
若使用一個帶對數(shù)抽頭的準(zhǔn)確、穩(wěn)定、高分辨率數(shù)字電位器（電阻對數(shù)與設(shè)置成正比），就很容易安排增益控制電路，在整個調(diào)整范圍內(nèi)提供恒定的分辨率（增量單位：dB）。遺憾的是，目前并沒有具備出色分辨率（例如步進(jìn)小于6dB）的對數(shù)數(shù)字電位器。
但并非全無用處。圖1所示的設(shè)計實(shí)例就采用了一個普通的線性抽頭電位器（例如，ADI提供的價格便宜的雙極AD5200)，實(shí)現(xiàn)了近似的對數(shù)增益控制。
圖1：線性數(shù)字電位器仿真對數(shù)抽頭。
如果Dx表示游標(biāo)設(shè)置(0~255)，我們可以采用分段求解的方式，輕松得出放大器增益Vout/Vin與Dx的設(shè)計公式。
首先，求解作為Vin函數(shù)的游標(biāo)電壓(Vw)：
接下來，求解作為Vw函數(shù)的Vout：
然后，將公式1和2結(jié)合在一起：
毫無疑問：
和
由此得到：
圖2：dB增益（左側(cè)y軸）和增益設(shè)置分辨率（右側(cè)y軸）與Dx（x軸）之間的關(guān)系。
認(rèn)真看看得出的增益公式，可以看到這些有意思的地方：
1.Dx/(255-Dx)的近似對數(shù)性質(zhì)。如圖2所示，當(dāng)R2/R1=100、Dx=8時，得出的增益=~10dB；Dx=23時，增益為20dB；Dx=128時，增益為40dB；Dx=232時，增益為60dB；Dx=247時，增益為70dB。在整個60dB=1,000~1的范圍內(nèi)，增益設(shè)置的分辨率仍然不超過1dB，這一點(diǎn)尤其重要。此外，Dx=0時，增益設(shè)置為0，同時Dx=255選擇開環(huán)。
2. 采用電位器游標(biāo)作為輸入端子的策略有效地將游標(biāo)觸點(diǎn)移動到放大器A1的反饋回路中（圖1），從而避免了成為誤差項，改善了增益設(shè)置的時間和溫度穩(wěn)定性。
3. 同時，在A1反饋和A2輸入（圖1）端使用RAB電阻元件可以將RAB公差和溫度系數(shù)(tempco)（AD5200中分別為±30%和500ppm/℃）與靈敏度進(jìn)行比較，使R1和R2成為增益設(shè)置精度的唯一決定因素。
如果需要高于8位(1/256)的分辨率，可以在拓?fù)渲胁捎?0位AD5292這樣的器件，得到4倍的高增益設(shè)置精度。謹(jǐn)記，增益公式中出現(xiàn)255時，要替換為1023！或者采用如下更通用的方程式，其中N代表位數(shù)：
（原文刊登于ASPENCORE旗下EDN英文網(wǎng)站：Digital potentiometer simulates log taper to accurately set gain。）
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