如何计算数字电位计的游标电压

MAX5481/MAX5483数据资料提供了计算游标电压的复杂公式，力求非常精确。本应用说明解释了该计算所涉及的问题，并将该过程分解为更小的步骤。它还讨论了确定最低有效位 （LSB） 的正确方法。

介绍

有时，在我们努力做到非常精确时，我们会让事情看起来非常困难。MAX5481/MAX5482数字电位器的游标电压计算公式就是一个恰当的例子。

器件的数据手册（第12页和第13页）提供了以下计算游标电压（V在):

难怪人们被关掉了？我们只想知道游标电压。

这是什么FSE和ZSE的东西？我们为什么关心？

如果我们将它们分解为更小的步骤，这些公式就不那么令人生畏了。

我们将首先从FSE和ZSE开始。数据手册（第2页）的“电气特性”表表明FSE和ZSE分别是“满量程误差”和“零量程误差”。从本质上讲，这些参数描述了电位计顶部和底部可能发生的残余电阻。这也适用于机械电位计。

现在，当我们设计电路时，忘记FSE和ZSE——它们很小，无论如何我们都无法改变它们。

因此，我们可以简化等式1，它变成：

其中D是游标电压的一步。因此，一步是电位器顶部的电压减去底部电压除以1023。此值也是 1 LSB（最低有效位）。

为什么是 1023 而不是 1024？

图 1 显示了我们最终如何得到 1023 而不是 1024 背后的操作概念。请注意，如果有 8（0 到 7）步进（开关），则步长之间少一个电压（即只有 7 个电阻或 LSB）。零是我们免费获得的参考。

图1.说明步进数与电阻数的关系。

为了便于说明，假设电位计的底部为0.2V，电位计的顶部为2.2V，采用5V电源（图2）。

我们知道MAX5482端到端为50kΩ。如果电位计两端有2V电压，则R2两端需要有该电压的十分之一。因此R2为5kΩ。因为我们知道电压和电阻，所以我们可以计算电流。

R1将有5V负2.2V，两端为我们2.8V。我们可以查看比率，而不是计算电流（因为我们可以在脑海中做到这一点）。如果2V等于50kΩ，则2.8V等于70kΩ（1kΩ的4.50倍）。

电位计两端有2V电压。除以 1023 表示每个 LSB 为 0.001955V。

图2.典型的电阻分压器电路。

现在的雨刮器电压

如果游标电压（Vin） 在 D 步长 500，则 500 乘以 1 LSB 为 0.9775V 加上 R2 两端的电压 （0.2V），总共为 1.1775V。

现在回到公式2。

公式2简单地说，VFSE和VZSE以1 LSB的电压测量（FSE和ZSE以LSB为单位测量）。也就是说，VH和VL之间的差除以1023——是的，数据手册是错误的。

从数据资料的“电气特性”表中可以看出，MAX5482的FSE为-0.75 LSB。因此，-0.75 乘以 0.001955V（上面的 LSB 值）得到 -0.001466V。因此，VFSE 比 H 端子 2V 的标称电压低 0.001466V，换句话说，即 1.9985V VFSE。

而且，ZSE 是 +1.45 LSB （+1.45 乘以 0.001955V），或比 L 端子的 0.2V 高 0.002835V。这为我们提供了总共 0.202835V VZSE。

机械电位计数据手册有一个典型的规格，说明游标在电和旋转度上可以接近旋转的末端。这些规格相当于数字电位计中的FSE和ZSE。

结论

本应用笔记解释了确定数字电位器游标电压所需的相关计算。通过将过程分解为更小的步骤，它为这些计算建立了更简单的方法：由于端点误差（FSE和ZSE）仅为0.28%，因此公式3足以计算大多数应用中的游标电压。

然而，我们忽略了一个误差，在这个电路中可能大一百倍：电位计的±20%至±30%的端到端容差。

部分	描述	控制接口	温度系数（典型值，ppm/°C）
MAX5482	1024抽头、50kΩ非易失线性抽头数字电位器（分压器）	3线串行SPI™	35
MAX5481	1024抽头、10kΩ非易失线性抽头数字电位器（分压器）	3线串行SPI	35

审核编辑：郭婷