高分辨率數字電位器的軟件實現

引 言
與機械電位器相比，數字電位器有許多優點。但是在有些應用場合，數字電位器的分辨率往往達不到設計要求，通常最大抽頭數為1 024。以X9241為例，內部包括一個I2C接口和4個64抽頭的數字電位器，可獨立使用，也可串聯使用，如按常規方法使用，其分辨率較低，即使4個電位器串聯，也只能達到256個抽頭。本文提出了一種軟件、硬件結合的方法，可使電位器的中間抽頭數達到8 001個，分辨率達到O．008％。

1 設計原理
1．1 基本原理
高分辨率數字電位器POT由4個電位器組成，如圖1所示，4個數字電位器POT0、POT1、POT2、POT3均為64抽頭數字電位器。POTO、 POT3的固定端并聯，滑動端分別接POT12的固定端。POT12由POT1、POT2串聯，組成一個127抽頭的電位器。4個獨立電位器阻值相等，可根據需要選取。高分辨率數字電位器的固定端為VH、VL，滑動端為VW，VW由POT1、POT2的2個滑動端并連。

假設POT0、POT1、POT2、POT3、POT12的滑動端位置分別為x0、x1、x2、x3、y，POT的滑動端位置為z。
現采取以下控制策略：
①若POT3的滑動端位置為x，則POTO的滑動端位置同步調節到x+1，即兩電位器始終保持1的間隔，相當于粗調節；
②調節POTl2滑動端位置y，相當于把間隔為1的區間再細分若干等分，即細調節。
采用等校電路法，可得到z與x、y的關系。
設VL、VH端電位分別為0、U，滑動端電位為UW，根據電學公式可得：

其中，U0W、U1W分別為POT1、POT1滑動端輸出電位，并加到POT12的兩個固定端。