电位器.doc

浅谈数字电位器 hc360慧聪网电子行业频道 2004-01-02 08:57:08 一、数字电位器与机械电位器的区别及其特点??? 电位器是一种应用最广的电子元件之一。传统的电位器是通过机械结构带动滑片改变电阻值，因此可以称作机械式电位器，其结构简单、价格低，但由于受到材料和工艺的限制，最容易产生滑动片磨损，导致接触不良、系统噪声大甚至工作失灵。随着科技的发展，国外多家公司推出一种采用集成电路工艺生产的电位器，其外形像一只集成块，这种电位器采用数字信号控制，故称为数字电位器。??????? 数字电位器具有以下特点：采用集成电路工艺生产，具有良好的线性、精度和温度稳定性；采用电信号控制电阻的变化，应用范围广，使用灵活；滑动端位置易于由单片机、计算机或逻辑电路控制，通过编程自动调节电阻值，大大提高调节精度和自动控制能力；可以选择记忆功能和不记忆功能，选择记忆功能时将电位器当前的调节位置保存在非易失性存储器中，下次通电时自动恢复这一位置，能自动消除手动调节的误差。若选择不记忆功能，当系统通电时数字电位器自动复位（事先设定的位置），这一特性是机械电位器无法比拟的；温度稳定性好，抗冲击具有优越的环境适应性；没有机械电位器特有的滑片，彻底解决了滑片接触不良的问题；体积小，节省空间，易于装配；寿命长，可靠性高。??? 数字电位器内部一般都包含有非易失性存储器，记忆电位器的工作状态。一般把这类器件简写为“Ｅ２ＰＯＴ”。??? 二、数字电位器的工作原理??? 数字电位器一般由数字控制电路、存储器和ＲＤＡＣ电路两部分组成。其原理框图如附图所示。不同型号的数字电位器其数字控制电路的结构形式不同，但主要功能都是将输入的控制信号进行处理后控制ＲＤＡＣ。非易失性存储器用来存储控制信号和电位器的抽头位置。??? ＲＤＡＣ电路是数字电位器的重要组成部分，它是一种特殊的数／模转换电路，与一般的数／模电路不同的是，转换后的模拟量不是电压值，而是电阻值，所以将其称为“ＲＤＡＣ”。??? ＲＤＡＣ由电阻阵列、模拟开关阵列和译码器等组成。电阻阵列是采用集成电路工艺制作的若干串联在一起的电阻构成。不同型号的数字电位器的电阻数量不同，电阻越多，分辨率越高。电阻两端分别连接模拟开关的一端，而模拟开关的另一端连接在一起构成数字电位器的输出端（ＶＷ），由译码器的输出端控制模拟开关的通断以实现滑动抽头位置的变化。模拟开关数量（滑动抽头数）为电阻数加１。图中，当Ｋ１接通时，相当于电位器的滑片滑到最低端，此时ＲＷ与ＲＬ之间的电阻为零。当Ｋｎ＋１接通时，相当于电位器的滑片滑到最高端，此时ＲＷ与ＲＬ之间的电阻为数字电位器的最大电阻。不同型号的数字电位器阻值不同，一般有１ｋΩ、２ｋΩ、１０ｋΩ、５０ｋΩ、１００ｋΩ等。滑动端位置储存于非易失性存储器之中，可在上电时重新调用。??? 三、数字电位器的种类??? 生产数字电位器的公司较多，型号也很多。以Ｘｉｃｏｒ公司的Ｘ９×××系列数字电位器为例，按控制信号的接口不同分类有：??? １． 二线接口型，通过Ｉ２Ｃ总线向Ｅ２ＰＯＴ传送控制信号；２． ＳＰＩ接口型，用同步串行接口向Ｅ２ＰＯＴ传送控制信号；３． 三线接口型，通过３根线传送３个控制信号：片选信号/ＣＳ、滑动方向控制信号Ｕ／Ｄ和滑动控制信号/ＩＮＣ；４． 按键控制型，分别用两个按键控制滑动端向高端或向低端移动。按变化规律分类有：线性变化型和对数变化型。按滑动抽头数分类有：１６抽头、３２抽头、６４抽头、１００抽头、２５６抽头、１０２４抽头等。表２～表５（其中表３～表５见本期第十一版）给出按控制接口分类的Ｘ９×××系列数字电位器。表中“电阻”是指ＲＨ和ＲＬ两端的电阻值。电阻值有１ｋΩ、２ｋΩ、１０ｋΩ、５０ｋΩ、１００ｋΩ、５００ｋΩ等系列，分别在型号中用字母表示。Ｚ－１ｋΩ、Ｙ－２ｋΩ、Ｗ－１０ｋΩ、Ｕ－５０ｋΩ、Ｔ－１００ｋΩ、Ｎ－５００ｋΩ。当器件中包含几个Ｅ２ＰＯＴ单元时，各单元的电阻值相等，如数字电位器Ｘ９２４１Ｗ内部包含４个Ｅ２ＰＯＴ，阻值都为１０ｋΩ。当字母为Ｍ时例外，如Ｘ９２４１Ｍ内部包含４个Ｅ２ＰＯＴ，阻值分别为２ｋΩ、１０ｋΩ、１０ｋΩ、５０ｋΩ。“端电压”是指加在ＲＨ和ＲＬ两端的电压。数字电位器是一种有源器件，其工作电压有２．７Ｖ、３Ｖ、５Ｖ。当型号后缀无标注时，工作电压为５Ｖ（范围＋４．５Ｖ～＋５．５Ｖ），后缀标注“３”时，工作电压为３Ｖ（范围＋３Ｖ～＋５．５Ｖ），后缀标注“２．７”时，工作电压为＋２．７Ｖ（范围＋２．７Ｖ～＋５．５Ｖ）。??? 四、使用数字电位器应注意的问题??? 数字电位器是机械电位器最好的替代器件。但是，在使用数字电位器时应注意以下几点。??? １． 工作电压。 数字电位器是有源器件，对其供电后才能正常工作。