数字电位器说明.docxVIP

数字电位器说明 数字电位器说明 ? 数字电位器 (Digital Potentiometer) 亦称数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器(模拟电位器) 的新型CMOS 数字、模拟混合信号处理的集成电路。数字电位器采用数控方式调节电阻值的，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小、寿命长等显着优点，可在许多领域取代机械电位器。 数字电位器的特点 ? 数字电位器的特点是:寿命长(因无机械触点) 、工作可靠、性能稳定、耐振动、体积小，能和数字电路或单片机灵活地结合在一起。 数字电位器工作原理 ? 由于数字电位器可代替机械式电位器，所以二者在原理上有相似之处。数字电位器属于集成化的三端可变电阻器件其等效电路，如图1所示。当数字电位器用作分压器时，其高端、低端、滑动端分别用VH 、VL 、VW 表示；而用作可调电阻器时，分别用RH 、RL 和RW 表示。 图2所示为数字电位器的内部简化电路，将n 个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由MOS 管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的每一个节点连接到滑动端。 数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存和恢复控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。利用串入、并出的加／减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加／减计数，计数器把累计的数据直接提供给译码电路控制开关阵列，同时也将数据传送给内部存储器保存。当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路的输出端只有一个有效，于是只选择一个MOS 管导通。 数字控制部分的存储器是一种掉电不挥发存储器，当电路掉电后再次上电时，数字电位器中仍保存着原有的控制数据，其中间抽头到两端点之间的电阻值仍是上一次的调整结果。因此，数字电位器和机械式电位器的使用效果基本相同。但是由于开关的工作采用“先连接后断开”的方式，所以在输入计数有效期间，数字电位器的电阻值和期望值可能会有一定的差别，只有在调整结束后才能达到期望值。 从图2可以看出，数字电位器和机械式电位器有2个重要区别：1) 调整过程中，数字电位器的电阻值不是连续变化的，而是在调整结束后才具有所希望的输出。这是因为数字电位器采用MOS 管作为开关电路，并且采用“先开后关”的控制方法：2) 数字电位器无法实现电阻的连续调整，而只能按数字电位器中电阻网络上的最小电阻值进行调整。 数字电位器和数模转换器的区别 利用数字输入控制微调模拟输出有两种选择：数字电位器和数/模转换器(DAC)，两者均采用数字输入控制模拟输出。通过数字电位器可以调整模拟电压; 通过DAC 既可以调整电流，也可以调整电压。电位器有三个模拟连接端：高端、抽头端(或模拟输出) 和低端(见图1a) 。DAC 具有队应的三个端点：高端对应于正基准电压，抽头端对应于DAC 输出，低端则可能对应于接地端或负基准电压端(见图1b) 。 DAC 和数字电位器存在一些明显区别，最明显的差异是DAC 通常包括一个输出放大器/缓冲器，而数字电位器却没有。大部分数字电位器需要借助外部缓冲器驱动低阻负载。有些应用中，用户可以轻易地在DAC 和数字电位器之间做出选择; 而有些应用中两者都能满足需求。本文对DAC 和数字电位器进行了比较，便于用户做出最恰当的选择。 2 数/模转换器 DAC 通常采用电阻串结构或R-2R 阶梯架构，使用电阻串时，DAC 输入控制着一组开关，这些开关通过匹配的一系列电阻对基准电压分压。对于R-2R 阶梯架构，通过切换每个电阻对正基准电压进行分压，从而产生受控电流。该电流送入输出放大器，电压输出DAC 将此电流转换成电压输出，电流输出DAC 则将R-2R 阶梯电流通过放大器缓冲后输出。如果选择DAC ，还要考虑具体指标，如串口/并口、分辨率、输入通道数、电流/电压输出、成本等。对于注重速度的系统，可以选用并行接口; 如果注重成本和尺寸，则可选用3线或2线串口，这种器件引脚数较少，可显着降低成本，而且，有些3线接口能达到26 MHz 的通信速率，2线接口能够达到3.4 MHz 的速率。DAC 的另一个指标是分辨率，16位或18位DAC 可以提供微伏级控制。例如，一个18位、2.5V 基准的DAC ，每个LSB 对应于9.54μV ，高分辨率对于工业控制(如机器人、发动机) 产品极为重要。目前，数字电位器能够提供的最高分辨率是10位或1 024抽头。数/模转换器的另一个优势是能够在单芯片内集成多路转换器，例如，MAX5733内置32路DAC ，每路都能提供16位的分辨率