理解和應用數字電位器

摘要：通過(guò)對數字電位器芯片研究和分析，同時(shí)結合低成本市場(chǎng)的需要，搭建硬件及軟件平臺，構建混合信號系統電路，從而擴展數字電位器的應用領(lǐng)域及范圍。描述了數字電位器工作原理、特點(diǎn)、分類(lèi)及廣泛應用，闡述了與機械電位器相比，數字電位器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也描述了數字電位器AD5272內部電路結構，在此基礎上進(jìn)一步提出了對數字電位器AD5272應用電路系統的設計。結果表明，在低成本的前提下，將數字電位器的性能及應用充分展示，同時(shí)驗證了數字電位器更為經(jīng)濟實(shí)用。

關(guān)鍵詞：數字電位器；機械電位器；單片機；AD5272

數字電位器是采用CMOS工藝制成的數?；旌闲盘柼幚砑呻娐?，也稱(chēng)數控可編程電阻器。采用是數控方式調節電阻值大小，多用多晶硅或薄膜電阻材料，從而有使用靈活、調節精度高、無(wú)觸點(diǎn)、低噪聲等特點(diǎn)。同時(shí)有體積小、節省印制板空間，易于安裝，不易污損、抗振動(dòng)、抗干擾、壽命長(cháng)、不易受環(huán)境溫度影響等優(yōu)點(diǎn)?；谏鲜鰞热?，數字電位器已被廣泛用于醫療保健設備、儀器儀表、通信設備、工業(yè)控制、家用電器、數碼產(chǎn)品等各領(lǐng)域。

1 數字電位器簡(jiǎn)介

1．1 主要特點(diǎn)

數字電位器是一種有發(fā)展前景的新型器件。與機械電位器相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)，見(jiàn)表1，所以在許多領(lǐng)域可取代機械電位器。任何用電阻進(jìn)行參數調整、校準或控制的領(lǐng)域，都可用數字電位器構成可編程模擬電路進(jìn)而進(jìn)行調整。除上述特點(diǎn)外，其特點(diǎn)有：

1)數?；旌闲盘柈a(chǎn)品，是一種特殊形式數模轉換器(DAC)，由數字控制電路、存儲器和RDAC電路組成。其中，RDAC是數字電位器重要組成部分，由電阻數-模轉換器電路構成。

2)分辨率與內部RDAC位數有關(guān)(見(jiàn)表2)，RDAC位數越多，分辨率越高；

3)自身有控制接口、存儲器和電阻系統，同時(shí)內部有非易失性(Non-volatile)存儲器EEPROM，用戶(hù)可對其進(jìn)行讀寫(xiě)操作，并通過(guò)軟件控制接口對其阻值進(jìn)行編程；

4)利用數字電位器可實(shí)現模擬電路中對電阻、電壓或電流的數字控制及調整；

5)允許將幾個(gè)數字電位器進(jìn)行串、并聯(lián)或混聯(lián)；

6)受制作工藝影響，總電阻一致性較差，一般有15％～30％偏差；

7)低電壓、低功耗、超小型化、工作溫度范圍寬。

1．2 主要參數

1)電源電壓范圍 最高、最低工作電壓之差。該范圍一般為2．5～5．5 V。

2)端電壓 加在高端和低端的電壓。一般端電壓在0～VCC范圍內。

3)分辨率 所能分辨的最小電阻值與總電阻的比，常用百分比表示。

4)抽頭數 用來(lái)調節電阻值引出端個(gè)數。如n bit，則抽頭數為。

5)標稱(chēng)電阻公差 實(shí)際電阻偏差值與理想值的百分比。

6)滑動(dòng)端電阻 內部模擬開(kāi)關(guān)導通電阻，該電阻值與內部電路結構及端電壓有關(guān)。

7)帶寬 頻帶寬度簡(jiǎn)稱(chēng)帶寬，亦稱(chēng)通頻帶，描述頻率響應的指標。有3種表示方式：-3 dB帶寬、單位增益帶寬、增益帶寬乘積。

8)接口 指與微處理器或單片機連接的電路。

9)穩定時(shí)間 控制編碼從最小值逐漸變化到最大值時(shí)，數字電位器達到穩定所需要的時(shí)間，一般為幾微妙。

10)電阻噪聲電壓 在某一頻率帶寬范圍內，由內部電阻產(chǎn)生的隨機噪聲，其單位是μV／Hz。