数字电位器

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众所周知，电位器作为一种可变电阻或电压分压器，用途十分广泛，微调偏置与增益、设置LCD对比度、调整电源电压等等。在当前竞争剧烈的市场中，很多场合下人们用电子电位器来替代过去的机械式电位器。电子电位器的优点十分突出。首先在使用上，机械电位器需用工具调节，十分不便，而电子电位器是数字的，可用信号控制，进而用编程实现。此外，电子电位器易大规模生产，成本低、可靠耐用。当然，在具体使用时，我们还要对两种器件作进一步的比较分析。

分辨率：理论上，机械电位器有无限高的分辨率，实际分辨率取决于器件的结构和使用者的技巧，技巧熟练性因人而异，随时间变化，高精度时要用多圈电位器。电子电位器无法提供无限的分辨率，但对特定的应用可选择合适的分辨率，而且分辨是规格化的，可重复的，有保证的。

可靠性：机械电位器具有机械触点，接触是电阻性的，数值有不确定性；此外，机械电位器虽有良好的密封性，但受环境的影响还是比较大的，受振动和冲击的影响更大。电子电位器的可靠性和集成电路一样是无容置疑的，但使用时也要认清，它是易失性的还是非易失性的。易失性器件一旦丢失电源，内部寄存设置信息就不复存在，因此外部应有EEPROM、闪存或其它非易失性存储器。

电源电压：电子电位器需有电源电压才能工作，其工作电压不能超过器件的轨至轨值。一般说来，通常的数字电路设计在2.7V至5V范围，模拟电路有±5V、±12V、±15V几种规格，因此要考虑到电源匹配问题。

成本：在考虑成本时，要计算所涉及的全部实际成本，包括组装成本、劳动力成本、潜在的检测、认证成本等。

电子电位器基本结构

电子电位器IC内部由电阻网络，中心抽头寄存器、译码器以及SPI接口等基本单元组成，非易失性的还应有相关的存储器，以AD5231(图1)为例，它是一个带非易失性存储器，1024步(10位)分辨率数字可控电位器，阻值有10KΩ、50 KΩ、100 KΩ几档。其中RDAC部分就是带开关的电阻网络，RDAC寄存器是一个便笺式寄存器，通过SPI串口编程至所需的中心抽头值，同时该值保留在EEMEM中。AD5231还具有中心抽头设置回读功能。




SPI是一个标准3线串行接口，有16种工作和调整方式：包括便笺式编程、存储器存取、增/减、±6dB/步对数中心抽头值调整、设置值回读以及外部EEMEM用户定义信息等。

AD5231用作变阻器时，在W与B之间阻值为：

RWB(D)=D/1024 * RAB+RW式中，D是RDAC寄存器数据的等效十进制值，RAB是器件A端与B端间阻值，RW是中心抽头处电阻，约为15Ω。

DA5231用作电压分压器时，在A、B端间连接一个电源VAB。

输出电压取决于电阻的比值，其漂移可提高至15PPm/℃。

扩展使用

电子电位器阻值有限，分辨率有限，然而我们可以通过并接、串接、级联方式扩展它的使用范围。

电位器并接可以降低阻值，例如应用要求5 KΩ阻值，可将2个10 KΩ电位器并接，图2(a)是一个简单的2个电位器在变阻方式的并接方案，在此场合，器件要同步地调整中心抽头的位置值，以保证准确的电阻值。图2(b)是电压分压器方式的并接方案，能更精细地调整分压值。反之，如果应用要求较大电阻值，例如20 KΩ，可将2个10 KΩ电位器串接，并用一个单刀双掷开关来控制，如图3。当S2接通时，电压Vo从0调整至Yi/2处；当S1接通时，Vo从Vi/2调整至Vi，调整步数增加了一倍。某些电子电位器专门设置有一个控制端，使用更加方便。






2个电位器级联(图4)亦可增加调整范围。这里，控制第一个电位器来获得所要求的调整窗口，控制第二个电位器达到该窗口内2N个步阶数，电子控制使调整更加准确。

spy007868

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daizhi1970

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