理解和應(yīng)用數(shù)字電位器

摘要：通過對(duì)數(shù)字電位器芯片研究和分析，同時(shí)結(jié)合低成本市場(chǎng)的需要，搭建硬件及軟件平臺(tái)，構(gòu)建混合信號(hào)系統(tǒng)電路，從而擴(kuò)展數(shù)字電位器的應(yīng)用領(lǐng)域及范圍。描述了數(shù)字電位器工作原理、特點(diǎn)、分類及廣泛應(yīng)用，闡述了與機(jī)械電位器相比，數(shù)字電位器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也描述了數(shù)字電位器AD5272內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了對(duì)數(shù)字電位器AD5272應(yīng)用電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，在低成本的前提下，將數(shù)字電位器的性能及應(yīng)用充分展示，同時(shí)驗(yàn)證了數(shù)字電位器更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電位器；機(jī)械電位器；單片機(jī)；AD5272

數(shù)字電位器是采用CMOS工藝制成的數(shù)?；旌闲盘?hào)處理集成電路，也稱數(shù)控可編程電阻器。采用是數(shù)控方式調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)精度高、無觸點(diǎn)、低噪聲等特點(diǎn)。同時(shí)有體積小、節(jié)省印制板空間，易于安裝，不易污損、抗振動(dòng)、抗干擾、壽命長(zhǎng)、不易受環(huán)境溫度影響等優(yōu)點(diǎn)?；谏鲜鰞?nèi)容，數(shù)字電位器已被廣泛用于醫(yī)療保健設(shè)備、儀器儀表、通信設(shè)備、工業(yè)控制、家用電器、數(shù)碼產(chǎn)品等各領(lǐng)域。

1 數(shù)字電位器簡(jiǎn)介

1．1 主要特點(diǎn)

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

1)數(shù)?；旌闲盘?hào)產(chǎn)品，是一種特殊形式數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，由數(shù)字控制電路、存儲(chǔ)器和RDAC電路組成。其中，RDAC是數(shù)字電位器重要組成部分，由電阻數(shù)-模轉(zhuǎn)換器電路構(gòu)成。

2)分辨率與內(nèi)部RDAC位數(shù)有關(guān)(見表2)，RDAC位數(shù)越多，分辨率越高；

3)自身有控制接口、存儲(chǔ)器和電阻系統(tǒng)，同時(shí)內(nèi)部有非易失性(Non-volatile)存儲(chǔ)器EEPROM，用戶可對(duì)其進(jìn)行讀寫操作，并通過軟件控制接口對(duì)其阻值進(jìn)行編程；

4)利用數(shù)字電位器可實(shí)現(xiàn)模擬電路中對(duì)電阻、電壓或電流的數(shù)字控制及調(diào)整；

5)允許將幾個(gè)數(shù)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(shù)

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(nèi)。

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(shù) 用來調(diào)節(jié)電阻值引出端個(gè)數(shù)。如n bit，則抽頭數(shù)為。

5)標(biāo)稱電阻公差 實(shí)際電阻偏差值與理想值的百分比。

6)滑動(dòng)端電阻 內(nèi)部模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻，該電阻值與內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及端電壓有關(guān)。

7)帶寬 頻帶寬度簡(jiǎn)稱帶寬，亦稱通頻帶，描述頻率響應(yīng)的指標(biāo)。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(jī)連接的電路。

9)穩(wěn)定時(shí)間 控制編碼從最小值逐漸變化到最大值時(shí)，數(shù)字電位器達(dá)到穩(wěn)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(nèi)，由內(nèi)部電阻產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲，其單位是μV／Hz。