理解和應用數字電位器

摘要：通過對數字電位器芯片研究和分析，同時結合低成本市場的需要，搭建硬件及軟件平臺，構建混合信號系統電路，從而擴展數字電位器的應用領域及范圍。描述了數字電位器工作原理、特點、分類及廣泛應用，闡述了與機械電位器相比，數字電位器的優點，同時也描述了數字電位器AD5272內部電路結構，在此基礎上進一步提出了對數字電位器AD5272應用電路系統的設計。結果表明，在低成本的前提下，將數字電位器的性能及應用充分展示，同時驗證了數字電位器更為經濟實用。

關鍵詞：數字電位器；機械電位器；單片機；AD5272

數字電位器是采用CMOS工藝制成的數模混合信號處理集成電路，也稱數控可編程電阻器。采用是數控方式調節電阻值大小，多用多晶硅或薄膜電阻材料，從而有使用靈活、調節精度高、無觸點、低噪聲等特點。同時有體積小、節省印制板空間，易于安裝，不易污損、抗振動、抗干擾、壽命長、不易受環境溫度影響等優點。基于上述內容，數字電位器已被廣泛用于醫療保健設備、儀器儀表、通信設備、工業控制、家用電器、數碼產品等各領域。

1 數字電位器簡介

1．1 主要特點

數字電位器是一種有發展前景的新型器件。與機械電位器相比，具有許多優點，見表1，所以在許多領域可取代機械電位器。任何用電阻進行參數調整、校準或控制的領域，都可用數字電位器構成可編程模擬電路進而進行調整。除上述特點外，其特點有：

1)數模混合信號產品，是一種特殊形式數模轉換器(DAC)，由數字控制電路、存儲器和RDAC電路組成。其中，RDAC是數字電位器重要組成部分，由電阻數-模轉換器電路構成。

2)分辨率與內部RDAC位數有關(見表2)，RDAC位數越多，分辨率越高；

3)自身有控制接口、存儲器和電阻系統，同時內部有非易失性(Non-volatile)存儲器EEPROM，用戶可對其進行讀寫操作，并通過軟件控制接口對其阻值進行編程；

4)利用數字電位器可實現模擬電路中對電阻、電壓或電流的數字控制及調整；

5)允許將幾個數字電位器進行串、并聯或混聯；

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

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。

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 用來調節電阻值引出端個數。如n bit，則抽頭數為。

5)標稱電阻公差 實際電阻偏差值與理想值的百分比。

6)滑動端電阻 內部模擬開關導通電阻，該電阻值與內部電路結構及端電壓有關。

7)帶寬 頻帶寬度簡稱帶寬，亦稱通頻帶，描述頻率響應的指標。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連接的電路。

9)穩定時間 控制編碼從最小值逐漸變化到最大值時，數字電位器達到穩定所需要的時間，一般為幾微妙。

10)電阻噪聲電壓 在某一頻率帶寬范圍內，由內部電阻產生的隨機噪聲，其單位是μV／Hz。