數字可編程電位計揭密

很多電子系統設計都要求某種形式的系統內調節，要么是生產期間的一次性(one off)校準，要么是日常工作期間改變某個參數。這種功能非常重要，應用示例繁多，諸如微調胎壓監測器的傳感器靈敏度、改變音頻放大器的增益控制、調整游戲機的動作控制，以及對電源設備進行最終調節，等等。

過去使用的是(基于某種類型的旋轉或線性調節原理的)傳統機械式電位計，但它們的應用日趨比微。而數字電位計變得越來越有競爭力且更易于使用，故正逐步在寬廣的工業領域中替代機械式電位計。

數字可編程電位計市場已有跡象顯示，未來幾年間將經歷可觀的增長，背后包含幾項關鍵因素，其中包括消費電子產品更高控制等級的需求、汽車應用中傳感器應用增多(要求進行精確的校準)等。

數字可編程電位計器件的基本原理
數字可編程電位計是一種混合信號器件，由不同模擬及數字電路部分構成。三端電位計位于模擬部分。數字部分與模擬部分相輔相成，包含所需的不同編程接口、寄存器及控制元件。數字部分將模擬部分與系統設計的其他部分相連。數字電位計的基本功能與機械式電位計相同。三個端子中有兩個端子與電阻的兩端接觸，而第三個端子(即電阻觸點wiper)可連接電阻長度范圍內的不同點，從而能夠設定所要求的電阻值。將數字電位計方法與機械式電位計區分開來的就是控制電阻觸點的方式。機械式電位計以物理方式移動電阻觸點的連接，而數字電位計通過串行總線或數字控制線路來以電氣方式完成。

圖1 機械式電位計與數字電位計基本的工作原理差別

數字可編程電位計的優勢
機械式電位計并不是特別方便，因為它們需要手動調節電阻觸點位置。由于需要手動，容易日久損耗，縮短集成了它們的系統的工作壽命。

相對而言，數字電位計已被證明是更強固的方案，提供更高的可靠性及更長的工作壽命，遭受沖擊/震動時易于恢復，更適合用于嚴格的環境中。數字可編程電位計的尺寸也較小，使其更適合便攜應用。這些器件能夠使用新式接口(如I2C或SPI同步串行總線)，更易于集成到系統之中，這樣就能夠直接以微控制器(MCU)來控制它們。此外，它們也不易受到干擾效應的影響。

由于它們配合在產品開發時采用平臺策略，它們要求的工程負擔更小，大幅加快上市。此外，數字方法支持在設計中納入溫度傳感器，從而能夠調節電位計的精度，補償極熱或極冷條件。

在制造/校準流程，它們允許更便利的自動調節，不需要人為干預，并兼容貼片機，這些因素顯著降低了生產總成本。數字可編程電位計的電阻觸點位置可以存儲在單獨的易失性(EEPROM)存儲器中，或者集成在電位計本身中的非易失性存儲器中，使得前面的設置信息不會丟失，在它再次往回調節時系統恢復這些設置。