“喂！關(guān)小聲點(diǎn)！”

您很可能在某個(gè)時(shí)候聽過這樣的話，尤其是如果您像我一樣也喜歡開大音量聽音樂！如果您決定責(zé)成“關(guān)小音量”，那么還能做什么呢？當(dāng)然是伸手進(jìn)行音量控制啊！

什么是音量控制？簡(jiǎn)單來說，就是用來減小音頻信號(hào)幅值的電路。通常減小幅度會(huì)從無到有，低到一定程度就會(huì)讓音頻小聲得聽不見。很多音頻設(shè)備都是數(shù)字控制的，但仍然有許多帶旋鈕的系統(tǒng)，您可通過旋轉(zhuǎn)旋鈕調(diào)節(jié)音量。

該旋鈕實(shí)際是一個(gè)叫做電位計(jì)的電子組件，如圖 1 所示。電位計(jì)是帶三階端子的特殊電阻器，叫做滑動(dòng)片。轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕時(shí)，滑動(dòng)片就會(huì)前后移動(dòng)，改變?cè)诨瑒?dòng)片端看到的電阻數(shù)。這可創(chuàng)建一個(gè)分壓器行為，因此電位計(jì)是用于音量控制電路的理想組件。

但并非所有電位計(jì)都一樣。三個(gè)最常見的類型或錐度是：線性錐度、對(duì)數(shù)（或音頻）錐度以及反向?qū)?shù)（或反向音頻）錐度。圖 2 是每個(gè)錐度的電阻隨旋轉(zhuǎn)變化的情況。

人類聽覺可跨越很大的動(dòng)態(tài)范圍，因此通常用對(duì)數(shù)單位分貝 （dB） 來表示音頻信號(hào)的強(qiáng)度。理想的音頻控制具有支持 dB 線性的衰減特性，在旋轉(zhuǎn)音量旋鈕時(shí)音量變化非常自然。因此，音頻錐度電位計(jì)通常可用作音量控制。但正如您可從圖 2 中看到的那樣，這些電位計(jì)并非真正的對(duì)數(shù)，更像具有不同斜率的兩個(gè)線性電位計(jì)的組合。這在實(shí)現(xiàn) dB 線性衰減方面表現(xiàn)不佳，但幸好還有更好的方法！

1980，Peter Baxandall 創(chuàng)建了一款被稱之為 Baxandall 有源音量控制的電路，如圖 3 所示。這種電路簡(jiǎn)單靈活，可通過實(shí)施智能分流反饋采用線性電位計(jì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的 dB 線性衰減性能。這種電路具有高輸入阻抗與低輸出阻抗，因此無論連接什么樣的電源和負(fù)載阻抗，都能保持其衰減性能。

可使用基爾霍夫電流定律和歐姆定律分析該電路的轉(zhuǎn)換函數(shù)。在這里我不介紹整個(gè)分析過程，只給出結(jié)果：

如果繪制轉(zhuǎn)換函數(shù)與旋轉(zhuǎn)百分比的曲線圖（如圖 5 所示），您可看到可實(shí)現(xiàn)的、近乎完美的 dB 線性衰減特性。由于轉(zhuǎn)換函數(shù)接近負(fù)無限大，因此當(dāng)旋轉(zhuǎn)至零時(shí)衰減會(huì)急劇下降。這實(shí)際上非常令人滿意，因?yàn)樵趯?shí)際電路中這將提供無法聽到的極低“關(guān)閉”音量。

Baxandall 有源音量控制電路可作為TI 高精度設(shè)計(jì)（專業(yè)音響有源音量控制）的基礎(chǔ)。在該設(shè)計(jì)中，我不僅對(duì)該電路的原理進(jìn)行了詳細(xì)分析，而且還提供了全面的仿真及實(shí)際結(jié)果，以及所有電路板原理圖、布局和材料清單文件。如果您對(duì)音頻設(shè)計(jì)感興趣，我極力推薦您了解一下！

責(zé)任編輯：haq