數(shù)字電位器知識

數(shù)字電位器的應(yīng)用〔“://picc18/“picc18整理轉(zhuǎn)摘〕１用數(shù)字電位器替代機(jī)械式電位器數(shù)字電位器的寫次數(shù)很簡潔到達(dá)５００００次，而機(jī)械式電位器的調(diào)整次數(shù)〔５位〕到２５６級〔８位〕甚至更高。對于像ＬＣＤ顯示器比照度調(diào)整或其它動態(tài)范圍要求不高的應(yīng)用，設(shè)計時可以選用低區(qū)分率、低本錢的數(shù)字電位器。而高區(qū)分率的數(shù)字電位器則被廣泛用于動態(tài)范圍高達(dá)９０ｄＢ的音頻和Ｈｉ－Ｆｉ設(shè)備中。數(shù)字電位器具有易失和非易失兩種類型，非易失數(shù)字電位器與機(jī)械式電位器很相像，它們無論上電與否都可以保持電阻值設(shè)置，特別是ＭＡＸ５４２７／ＭＡＸ５４２８／ＭＡＸ５４２９數(shù)字電位器，更具有獨(dú)特的編程特性，每個器件帶有一個一次性編程〔ＯＴＰ〕存儲器，能夠在上電復(fù)位〔ＰＯＲ〕時將抽頭位置設(shè)置在用戶定義的數(shù)值，且抽頭位置保持可調(diào)，但在上電時總是返回到所設(shè)置的位置。另外，利用ＯＴＰ功能也可以關(guān)閉接口操作，使抽頭位置始終保持在所期望的地方。這樣，器件就像一個阻值固定的分壓器，而不是電位器。大多數(shù)數(shù)字電位器可以通過傳統(tǒng)的Ｉ２Ｃ或ＳＰＩ接口進(jìn)展編程，有些器件則承受上／下脈沖計數(shù)調(diào)整方式。承受數(shù)字電位器有很多優(yōu)勢，首先，這些電位器對灰塵、污垢和潮濕的環(huán)境不敏感，而這些因素對于機(jī)械式電位器來說則是致命的。數(shù)字電位器幾乎能夠在任何電子系統(tǒng)中替代老式的機(jī)械電位器，而不僅僅是在音頻產(chǎn)品，圖１列出了數(shù)字電位器的幾種典型應(yīng)用。２數(shù)字電位器在音頻設(shè)備中的應(yīng)用與機(jī)械式電位器相比，數(shù)字電位器的另一優(yōu)勢是可以直接安裝在電路板的信號通道上，而不需要簡單、昂貴的機(jī)械與電控的整合方案。數(shù)字電位器可提高電子噪聲抑制力量，不存在機(jī)械電位器連線拾取的干擾信號。傳統(tǒng)的數(shù)字電位器只是簡潔地直接取代機(jī)械式電位器，它們具有一樣的使用方法，因而無需做過多的說明。然而，對于特別用途的器件，〔如低本錢立體聲音量掌握〕，使用時可能會消滅一些特別問題。數(shù)字電位器可以供給對數(shù)和線性變化函數(shù)，對數(shù)變化的數(shù)字電位器常用于Ｈｉ－Ｆｉ音頻設(shè)備中的音量調(diào)整，可為具有非線性響應(yīng)特性的人耳建立一個線性變化并支持多聲道音頻設(shè)備，如立體聲、圍繞杜比系統(tǒng)等。對于音頻設(shè)備，需要留意每一級抽頭位置的瞬變過程，假設(shè)抽頭位置沒有準(zhǔn)確地切換到０Ｖ，音頻信號會帶有噼啪聲和砰然聲。幸運(yùn)的是，一代數(shù)字電位器包含的過零檢測功能〔如ＤＳ１８０２〕可確保在檢測到過零〔０Ｖ〕或５０ｍｓ延遲時轉(zhuǎn)變抽頭位置，從而可降低抽頭位置瞬變時的音頻噪聲。一代的ＤＳ１８０２音頻電位器包含了兩個數(shù)控電位器，對數(shù)抽頭，每級變化１ｄＢ。最大衰減量為６３ｄＢ。此外，它還帶有靜音功能，可將信號衰減９０ｄＢ。ＤＳ１８０２有四個按鍵輸入，可用于音量／平衡掌握。合理利用其過零檢測器，能夠?qū)崿F(xiàn)音量的無縫調(diào)整，以得到純潔的音頻信號。圖２供給了一個前置放需要將溝通信號偏置在直流電源范圍內(nèi)，否則，ＤＳ１８０２會將低于ＧＮＤ、高于ＶＣＣ的音頻信號鉗位掉，ＤＳ１８０２可以承受３Ｖ或５Ｖ電源。由于音頻信號通常是對稱的，所以，最好將直流偏置設(shè)置在ＶＣＣ／２，以獲得最大的音頻信號擺幅。圖２〔ａ〕是一個惠斯通橋電路，可用來將輸入信號偏置在ＶＣＣ／２。該電路允許溝通信號通過位于中間位置的電阻〔電位器〕，來對電阻兩端進(jìn)展一樣的直流偏置。這一點(diǎn)對于數(shù)字電位器格外關(guān)鍵，由于過零檢測器是在電位器兩端電壓為零時切換電位器的位置，因而，可以消退由于數(shù)字電位器的非連續(xù)切換所造成的噼啪聲和砰然聲。圖２〔ｂ〕是在圖〔ａ〕根底上構(gòu)建的電路，該電路的輸入阻抗為１３．７ｋΩ，橋電路和輸入電容造成的信號衰減為１．２ｄＢ〔２０Ｈｚ〕。DS1802MAX4167VCC引腳加旁路電容。3基于電位器的電壓電阻轉(zhuǎn)換電路在工業(yè)掌握和偏置調(diào)整電路中，有時需要將電壓信號轉(zhuǎn)換成電阻，這一過程在具體實(shí)施時有肯定的難度。圖３利用兩路數(shù)字電位器供給了一個簡潔的轉(zhuǎn)換方案。圖中，數(shù)字電位器Ｕ１和運(yùn)算放大器Ｕ３構(gòu)成數(shù)字采樣保持電路，Ｕ１通過調(diào)整其內(nèi)局部壓比保證ＶＷＩＰＥＲ對?比。由于Ｕ１、Ｕ２的數(shù)字輸入是連接在一起的，Ｕ２的滑動端位置與Ｕ１一樣，對應(yīng)端的電阻也一樣。這樣便可得到與ＶＩＮ成正比的電阻，從而實(shí)現(xiàn)電壓至電阻的轉(zhuǎn)換。由于Ｕ１、Ｕ２是完全一樣的數(shù)字電位器，其數(shù)字輸入連接在一起，因此，它們的滑動端位置也一樣。ＬＯＣＫ置為低電平，輸出電阻將隨著ＶＩＮ而轉(zhuǎn)變；而ＬＯＣＫ置為高電平則將保持阻值不變。也可以將ＬＯＣＫ始終接地，在這種狀況下，即使ＶＩＮ保持恒定，輸出電阻也會在兩個相鄰狀態(tài)之間連續(xù)翻轉(zhuǎn)。假設(shè)電位器端電阻為１０ｋΩ，抽頭數(shù)為３２，那么，當(dāng)滑動輸出端電阻設(shè)置在５ｋΩ時，輸出電阻將隨時鐘在５ｋΩ和５．３１２５ｋΩ之間跳變。需要時，可以在滑動輸出端接一個電容來濾除跳變效應(yīng)。該電路所允許的時鐘頻率范圍為１００Ｈｚ～１０ｋＨｚ。而輸出電阻并非實(shí)時跟隨ＶＩＮ的變化，但經(jīng)過假設(shè)干個時鐘周期后可以到達(dá)其終值。時鐘數(shù)取決于滑動端的初始位置和輸入電壓，最大值為３２〔電位器抽頭數(shù)〕。假設(shè)需要更高的區(qū)分率，可以用６位或８位數(shù)字電位器替代本電路中的５位芯片。留意，ＭＡＸ５１６０上電時將滑動端設(shè)置在中心位置，因而，可使兩路數(shù)字電位器同步工作，并保持一樣的電阻。選擇數(shù)字電位器時，通常需要知道電位器的上電初始狀態(tài)。４結(jié)論數(shù)字電位器與機(jī)械式電位器相比，除牢靠性外，還占用空間較小。另外，由于減小了寄生參數(shù)，因而具有較強(qiáng)的抗干擾力量。數(shù)字電位器幾乎可以在全部應(yīng)用中替代機(jī)械式電位器，以減輕設(shè)計人員和最終用戶的負(fù)擔(dān)。但使用數(shù)字電位器時需要留意其溫度系數(shù)〔ＴＣ〕指標(biāo)，而且對于大多數(shù)數(shù)字電位器，必需給出兩個不同的ＴＣ指標(biāo)：一個是端至端ＴＣ，表示電阻隨溫度確實(shí)定變化量，另一個ＴＣ參數(shù)指特別是比例應(yīng)用。一個比例ＴＣ為５ｐｐｍ的數(shù)字電位器便可以在整個溫度范圍內(nèi)供給格外穩(wěn)定的增益配置。而用于可編程增益放大器〔ＰＧＡ〕和儀表放大器〔ＩＡ〕〔精度〕在－４０℃～＋８５℃范圍內(nèi)優(yōu)于０．０２５％。3個方面.1:流過數(shù)字電位器的電流大小2:最大,最小電阻3:電阻變化間隔電位器在電路中的作用是什么？兩個作用：分壓〔衰減〕器〔三端；可變電阻〔兩端。最高工作電壓等。數(shù)字電位器的實(shí)現(xiàn)方法：〔衰減器：PWM〔DAC〔如：DAC1210〕等。可變電阻：DAC掌握的跨阻放大器〔工作頻率受DAC、運(yùn)放和末級功率器件限制，工作電壓也可較高。數(shù)字電位器的專業(yè)生產(chǎn)商：DALLASsemiconductor〔主要供音頻應(yīng)用數(shù)字電位器的應(yīng)用MaximKateShamberger數(shù)字電位器介紹簡潔的說，數(shù)字電位器由數(shù)字輸入掌握，產(chǎn)生一個模擬量的輸出。這個定義類似于數(shù)模轉(zhuǎn)換器〔DAC〕，所不同的是：DAC具有一個緩沖輸出，大多數(shù)數(shù)字電位器沒有輸出緩沖器，因而不能驅(qū)動低阻負(fù)載。依據(jù)數(shù)字電位器的不同，抽頭電流最大值可以從幾百微安到幾個毫安。因此，不管是一般電位器還是數(shù)字電位IWIPER范圍。所謂“最惡劣的條件”發(fā)生在抽頭電壓VW接近于端電壓VH，而且線路中沒有足夠限流電阻的狀況下。有些應(yīng)用中，抽頭流過較大的電流，這時應(yīng)當(dāng)考慮電流流經(jīng)抽頭時產(chǎn)生的壓降，這個壓降會限制數(shù)字電位器的輸出動態(tài)范圍。數(shù)字電位器的應(yīng)用10～200K，而調(diào)整LED亮度時通常需要格外低的阻值。針對這個問題，可以選用DS3906DS390610570～102的等效電阻，這種構(gòu)造能夠0.5的步進(jìn)值準(zhǔn)確調(diào)整LED的亮度。偏置的調(diào)整就是一個典型范例〔1〕，MAX1858EEPROM保檢測的溫度值從查找表里得到對應(yīng)的校準(zhǔn)電阻。EEPROM的非易失數(shù)字電位器在上電復(fù)位時可以保持EEPROM50000次的擦寫次數(shù)，相對于機(jī)械式電位器，非易失數(shù)字電位器的牢靠性更高。一次性編程(OTP)數(shù)字電位器〔如MAX5427-MAX5429〕，可以在編程后永久保存缺省的抽頭位置。與基于EEPROM的數(shù)字電位器一樣，上電復(fù)位后，OTP數(shù)字電位器初始化到狀態(tài)。但是一經(jīng)編程，OTP數(shù)字電位器的上電復(fù)位狀態(tài)不能夠再更改。數(shù)字電位器可以幫助自動完成電源系統(tǒng)中電壓或電流的校準(zhǔn)，或用于其他需要工廠校準(zhǔn)的系統(tǒng)中。手工調(diào)整的機(jī)械電位器相對耗時較大，而且存在很大的人為誤差。而數(shù)字電位器的電調(diào)整方式則可以簡化生產(chǎn)流程，提高校準(zhǔn)精度和可重復(fù)性。另外，數(shù)字電位器的數(shù)控方式便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試和校準(zhǔn)，當(dāng)系統(tǒng)需要對多DS3904/DS3905非易失數(shù)字電位器〔見圖2〕，利用一個小尺寸IC3個機(jī)械電位器。數(shù)字電位器也增加了電路板布線的敏捷性，由于裝配和維護(hù)都不需要工程人員直接接觸器件。OTPEEPROM寫保護(hù)特性在系統(tǒng)校準(zhǔn)等典型應(yīng)用中格外有用。DS4303不完全是一個數(shù)字電位器，它是一個基于采樣保持的電壓基準(zhǔn)，具有簡潔的單引腳數(shù)字掌握接口和緊湊的空間，也可以在生產(chǎn)線上完成類似的校正功能〔3〕。校準(zhǔn)時，DS4303輸出電壓跟蹤加在編程或斷開電源。斷電后，最近一次鎖定的電壓值保存在EEPROM中，每次上電時，輸出電壓回到