Речь пойдет о незаслуженно забытом схемотехническом элементе,
потенциал которого, ИМХО, еще не раскрыт полностью. Давайте взглянем на типовое
применение микросхемы
TCA740A разработки фирмы Philips (1980 год). Она представляет собой электронный
двухканальный регулятор тембра высших и низших звуковых частот. В состав микросхемы
входят четыре одинаковых, управляемых напряжением усилителя, узлы стабилизации
режимов и два преобразователя напряжения управления. Имеется отечественный
аналог - К174УН10А, а также аналог в виде разработки фирмы RFT (ГДР) - A274D.
Что же представляет собой этот управляемый усилитель? Фактически - это операционный
усилитель, к инвертирующему входу которого подключен перемножитель, так, что
при изменении управляющего напряжения происходит перераспределение пропорций
сигнальных токов, поступающих с двух независимых входов усилителя на инвертирующий
вход ОУ. Получается своеобразный электронный потенциометр. Причем, поскольку
этот "потенциометр" находится внутри петли ООС, его параметры (нелинейность,
в частности) оказывают малое влияние на качественные параметры всей схемы.
Если рассматривать эту микросхему (казалось бы узкоспециализированную) с этих
позиций, то тут открывается простор для построения различных устройств с электронной
параметрической перестройкой. Что мы далее и рассмотрим на примере различных
частотно-избирательных узлов.
Изначально эта микросхема разрабатывалась под однополярное питание,
что, несколько неудобно при использовании усилительного тракта с двухполярным
питанием. Хотя этот недостаток можно обойти, введя искусственную "землю",
сдвинутую относительно нуля на -5 V. При этом надо помнить, что управляющие
потенциалы также придется подавать относительно этой искусственной "земли",
а ее качество должно быть весьма высоко и по стабильности и по шумам.
Схемотехника этой микросхемы достаточно проста (на рисунке ниже показана половина м/схемы), и, при желании улучшить ее параметры и более полно приспособить под свои нужды, можно повторить ее на современной дискретной элементной базе. Если при этом учесть ограничения на интегральную схемотехнику, которые существовали на момент проектирования этой ИМС, то можно получить рабочий дискретный вариант с меньшим количеством элементов и лучшими параметрами, адаптированный под двухполярное питание.
Посмотрим, что можно сотворить, используя данную интегральную структуру. Начнем с рассмотрения ФНЧ 1-го порядка с электронной перестройкой частоты среза. Сначала в русле традиционной схемотехники, предложенной инженерами Philips. За счет различных значений постоянной времени RC-цепей (R1C2 и R4C3) при изменении управляющего напряжения происходит перестройка "электронного потенциометра" и в соответствии с этим изменение частоты среза. Резисторы R5 и R6 необходимы для замыкания ООС по постоянному току. Электронная структура микросхемы эмулируется двумя идеальными повторителями, резистивным потенциометром и операционным усилителем.
Оказывается, если уйти от стандартных приемов схемотехники, то все можно значительно упростить. Например, попробовать снимать интересующий нас сигнал с другой точки - входа этой микросхемы. В этом случае собственно выход этой микросхемы участвует только в формировании заданной АЧХ. Недостаток такого включения - повышенное выходное сопротивление такого узла, что может потребовать применения буфера для согласования со следующим каскадом. В остальном, по функции, эти схемы получаются близкими по параметрам.
Добавление в предыдущую схему RC-цепочки (R5C3)
с выхода ко второму входу этого элемента, как ни странно, позволяет превратить
ФНЧ 1-го порядка в ФНЧ 2-го порядка 
Изменение постоянной времени этой цепочки относительно тау цепи C2R1 позволяет менять в некоторых пределах добротность этого фильтра. Посмотреть это можно ниже на левом графике. АЧХ показана при среднем положении "движка" электронного "потенциометра". Как пример, на правом графике показано семейство характеристик регулирования при C3=100N.
Поскольку управление этими "электронными потенциометрами" в микросхеме происходит попарно, на ней получается целесообразно строить фильтры более высоких порядков за счет последовательного соединения элементарных звеньев. Максимальный порядок перестраиваемого ФНЧ на двух регулируемых элементах получается равным 4, что равносильно спаду АЧХ в полосе заграждения в 24dB/окт.
Как побочное (но, возможно, полезное) применение
предыдущей схемы - получение перестраиваемого неидеального интегратора путем
простого изменения точки снятия выходного сигнала
Управляемый ФВЧ 1-го порядка легко получается из
ФНЧ 1-го порядка переменой местами времязадающих R и С в схеме
Но, недостаток у этой схемы остается тот же - повышенное выходное сопротивление
этого звена, поскольку сигнал также снимается со входа микросхемы.
Преодолеть этот недостаток, а также добавить полезную функцию - усиление, можно несколько модифицировав предыдущую схему - при этом сигнал будет сниматься с выхода внутреннего ОУ. Изменением номинала резистора R1 можно задавать требуемое базовое усиление.
....
Потребность в разработке такого рода фильтров у меня возникла при проектировании акустической системы с ЭМОС. Поэтому все эти схемы были промакетированы и показали хорошее совпадение параметров с симулятором:
