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如何制作数字电位器_数字电位器制作方法

2018年01月23日 11:21 网络整理 作者: 用户评论(0

  数字电位器简介

  数字电位器(DCP)是专为替代传统机械电位器、可变电阻器而设计的新型集成电路,通过I2C、SPI或三线(CS,U/D,INC)等方式与MCU接口,实现在应用程控调节(或按钮控制),从而实现与传统机械电位器或可变电阻器相同的电位、电阻调节功能。这些器件通常带有非易失性存储器,能在设备掉电时自动存储滑动端设定值。数字电位器的调节精度由其内部的抽头数决定,根据需要有16、32、64、100、128、256、1024等多种选择,电阻范围通常为1KΩ~100KΩ,电阻变化既有线性也有对数方式。与传统机械电位器相比,数字电位器具有在应用程控调节、长寿命、易于装配节省空间、不受振动影响等突出优点,已被广泛应用于医用设备、仪器仪表、工业控制、计算机、家用电器、手机、数码产品等各个领域。

  数字电位器基本工作原理

  由于数字电位器可代替机械式电位器,所以二者在原理上有相似之处。数字电位器属于集成化的三端可变电阻器件其等效电路,如图l所示。当数字电位器用作分压器时,其高端、低端、滑动端分别用VH、VL、VW表示;而用作可调电阻器时,分别用RH、RL和RW表示。

如何制作数字电位器_数字电位器制作方法

  图2所示为数字电位器的内部简化电路,将n个阻值相同的电阻串联,每只电阻的两端经过一个由MOS管构成的模拟开关相连,作为数字电位器的抽头。这种模拟开关等效于单刀单掷开关,且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合,从而将串联电阻的每一个节点连接到滑动端。

如何制作数字电位器_数字电位器制作方法

  数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存与恢复控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。利用串入、并出的加/减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加/减计数,计数器把累计的数据直接提供给译码电路控制开关阵列,同时也将数据传送给内部存储器保存。当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后,译码电路的输出端只有一个有效,于是只选择一个MOS管导通。

  数字控制部分的存储器是一种掉电不挥发存储器,当电路掉电后再次上电时,数字电位器中仍保存着原有的控制数据,其中间抽头到两端点之间的电阻值仍是上一次的调整结果。因此,数字电位器与机械式电位器的使用效果基本相同。但是由于开关的工作采用“先连接后断开”的方式,所以在输入计数有效期间,数字电位器的电阻值与期望值可能会有一定的差别,只有在调整结束后才能达到期望值。

  从图2可以看出,数字电位器与机械式电位器有2个重要区别:1)调整过程中,数字电位器的电阻值不是连续变化的,而是在调整结束后才具有所希望的输出。这是因为数字电位器采用MOS管作为开关电路,并且采用“先开后关”的控制方法:2)数字电位器无法实现电阻的连续调整,而只能按数字电位器中电阻网络上的最小电阻值进行调整。

  数字电位器的典型应用

  数字电位器的应用广泛,而且按照不同的分类标准也有很多种类,但是基本原理是相似的,这里以三线加/减式接口的数字电位器X9313为例,介绍数字电位器的应用。

  1、内部结构及工作原理

  X9313为工业级的32抽头数控电位器,最大阻值为10kΩ,采用8引脚,有DIP、OIC、FSSOP3种封装。X9313的内部功能框图,如图3所示。它由输入部分、5位E2PROM、存储和调用电路、32选l译码器、由MOS场效应管构成的32路模拟开关、电阻阵列6部分组成。其中输入部分是5位加/减计数器经过三线加/减式接口()与单片机相连,其工作像一个升/降计数器,输出经译码,控制接通某个电子开关,这样就把电阻阵列上的一个点连接到滑动输出端。电阻阵列由32个等值的电阻和与之相配套的电子开关组成。根据控制端的电平,计数器的内容还可以储存到非易失存储器中以便后续使用。

如何制作数字电位器_数字电位器制作方法

  2个顶脚引线分别接VH和VL,中间抽头为VW。为3个控制端,其中,为片选端,为低电平时,X9313被选中。此时才能接收的信号。在下降沿使计数器增或减1。如果,滑动端向VH方向滑动,VW与VH之间的电阻减小一个阶值。反之,如果,滑动端向VL方向滑动。计数器输出译码后,经过32选1,使滑动端的位置沿电阻阵列移动。当计数器达到某个极端(00000或11111)时,不会循环回复,从00000自动变成1111l,或从11111变成00000,也就是说当为高电平而也为高电平时,计数器的值存储到非易失存储器中,系统上电时,器件自动将非易失性存储器中的值送到计数器,作为计数器的输出。

  2、典型应用

  手控调压电路

  图4所示为。将VH端接+5V,VL接地。从VW端输出0~+5V的可调电压。R1、R2为上拉电阻。只要按动开关S1,输出电压就升高,每按一次电压升高0.05V,最高可达5V。如果按住S2即为低电平,此时按S1则每按一次电压降低0.05V。

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( 发表人:姚远香 )

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