數字電位器的應用

　　數字電位器介紹

　　簡(jiǎn)單的說(shuō)，數字電位器由數字輸入控制，產(chǎn)生一個(gè)模擬量的輸出。這個(gè)定義類(lèi)似于數模轉換器(DAC)，所不同的是：DAC具有一個(gè)緩沖輸出，大多數數字電位器沒(méi)有輸出緩沖器，因而不能驅動(dòng)低阻負載。依據數字電位器的不同，抽頭電流最大值可以從幾百微安到幾個(gè)毫安。因此，不論是普通電位器還是數字電位器，如果與低阻負載連接，都應保證在最?lèi)毫拥臈l件下，抽頭電流不超出所允許的IWIPER 范圍。所謂“最?lèi)毫拥臈l件”發(fā)生在抽頭電壓VW接近于端電壓VH，而且線(xiàn)路中沒(méi)有足夠限流電阻的情況下。有些應用中，抽頭流過(guò)較大的電流，這時(shí)應該考慮電流流經(jīng)抽頭時(shí)產(chǎn)生的壓降，這個(gè)壓降會(huì )限制數字電位器的輸出動(dòng)態(tài)范圍。

　　數字電位器的應用

　　數字電位器的應用非常廣泛，某些特定情況下可能需要增加元件以配合電路調整。例如，數字電位器的端到端電阻一般為10～200K ，而調整LED亮度時(shí)通常需要非常低的阻值。針對這個(gè)問(wèn)題，可以選用DS3906。當DS3906外部并聯(lián)一個(gè)固定105 的電阻時(shí)，可以提供70～102 的等效電阻，這種結構能夠按照0.5 的步進(jìn)值精確調節LED的亮度。

　　有些情況下還會(huì )需要特殊性能的數字電位器，例如對電壓或電流進(jìn)行溫度補償，光纖模塊中對激光驅動(dòng)器偏置的調節就是一個(gè)典型范例(見(jiàn)圖1)，溫度補償數字電位器MAX1858內部帶有一個(gè)用EEPROM保存的查找表，校準值在查找表內按溫度順序排列。數字電位器內部的溫度傳感器對溫度進(jìn)行檢測，然后根據檢測的溫度值從查找表里得到對應的校準電阻。

　　非易失性是數字電位器常見(jiàn)的一個(gè)附加功能?；贓EPROM 的非易失數字電位器在上電復位時(shí)可以保持在某個(gè)已知狀態(tài)?，F有的EEPROM 技術(shù)可以很容易保證50000次的擦寫(xiě)次數，相對于機械式電位器，非易失數字電位器的可靠性更高。一次性編程(OTP)數字電位器(如MAX5427-MAX5429)，可以在編程后永久保存缺省的抽頭位置。與基于EEPROM的數字電位器一樣，上電復位后，OTP數字電位器初始化到已知狀態(tài)。但是一經(jīng)編程，OTP數字電位器的上電復位狀態(tài)不能夠再更改。

　　數字電位器可以協(xié)助自動(dòng)完成電源系統中電壓或電流的校準，或用于其他需要工廠(chǎng)校準的系統中。手工調節的機械電位器相對耗時(shí)較大，而且存在很大的人為誤差。而數字電位器的電調節方式則可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，提高校準精度和可重復性。另外，數字電位器的數控方式便于實(shí)現遠程調試和校準，當系統需要對多個(gè)電壓或電流進(jìn)行校準時(shí)，可選用DS3904/DS3905非易失數字電位器(見(jiàn)圖 2)， 利用一個(gè)小尺寸IC可以替代3個(gè)機械電位器。數字電位器也增加了電路板布線(xiàn)的靈活性，因為裝配和維護都不需要工程人員直接接觸器件。OTP或者EEPROM寫(xiě)保護特性在系統校準等典型應用中非常實(shí)用。

　　DS4303不完全是一個(gè)數字電位器，它是一個(gè)基于采樣保持的電壓基準，具有簡(jiǎn)單的單引腳數字控制接口和緊湊的空間，也可以在生產(chǎn)線(xiàn)上完成類(lèi)似的校正功能(見(jiàn)圖3)。校準時(shí)，DS4303輸出電壓跟蹤加在輸入端的電壓，直到由控制輸入鎖定。鎖定之后不管輸入電壓如何變化，輸出鎖定都不會(huì )變化，直到重新編程或斷開(kāi)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(shí)，輸出電壓回到設定值。

　　數字電位器的一種新型接口是按鍵接口，進(jìn)一步補充了傳統的串行接口(SPI、I2C、增/減控制等)。MAX5457就利用了這樣的按鍵接口，去抖動(dòng)按鍵接口可以根據按鍵持續時(shí)間，形成不同的調整量，用來(lái)調整中心抽頭的位置。按鍵接口不需要微處理器，因此可以降低系統的復雜度。去抖動(dòng)按鍵接口尤其適用于音量控制。

　　針對音頻應用的數字電位器經(jīng)常有過(guò)零檢測電路。過(guò)零檢測電路可以減少當中心抽頭由一個(gè)位置調整到另一個(gè)位置時(shí)產(chǎn)生的聽(tīng)得見(jiàn)的“咔嗒”聲。 工作時(shí)，在VL 大致接近 VH之前，過(guò)零檢測延遲中心抽頭的變動(dòng)。許多過(guò)零檢測電路也可以有一個(gè)最大抽頭變動(dòng)延遲時(shí)間以保證DC的應用和其他特殊應用要求。

　　小結

　　許多系統設計中仍然采用簡(jiǎn)單的易失性數字電位器， 而針對特定應用的數字電位器和數字可變電阻提供了更多的功能。無(wú)論是代替機械電位器， 提高系統的可靠性或者提供寬溫度范圍的性能，消除系統微控制器，還是減少可以聽(tīng)得見(jiàn)的“咔嗒”聲，數字電位器都可以體現它的應用價(jià)值。