digiPOT规格与架构的解析

 

　　数字电位计(digiPOT)通常用于方便的调整传感器的交流或直流电压或电流输出、电源供电、或其他需要某种类型校准的器件，比如定时、频率、对比度、亮度、增益，以及失调调整。数字设置几乎可以避免机械电位计相关的所有问题，比如物理尺寸、机械磨损、游标调定、电阻漂移，以及对振动、温度和湿度敏感等问题，还可以消除因使用螺丝刀导致的布局不灵活问题。

　　digiPOT有两种使用模式，即电位计模式或可变电阻器模式。图1所示为电位计模式，此时有3个端子，信号通过A端和B端连接，W端(类似游标)则提供衰减的输出电压。当数字比率控制输入为全零时，游标通常与B端连接。

　　

 

　　图1.电位计模式

　　游标硬连线至任一端时，电位计就变成了简单的可变电阻器, 如图2所示。可变电阻器模式时需要的外部引脚更少，因此尺寸更小。部分digiPOT只有可变电阻器模式。

　　

 

　　图2.可变电阻器模式

　　digiPOT电阻端的电流或电压极性没有限制，但是交流信号的幅度不能超过电源供电轨(VDD 和 VSS)器件在可变电阻器模式，尤其是低电阻设置状态下工作时，最大电流或电流密度, 应加以限制.

　　典型应用

　　信号衰减是电位计模式的固有特性，因为该器件本质上属于分压器。输出信号定义为: VOUT = VIN × (RDAC/RPOT), 其中 RPOT是digiPOT的标称端对端电阻， RDAC 是通过数字方式选择的W端和输入信号参考引脚之间的电阻，参考引脚通常为B端，如图3所示.

　　

 

　　图3.信号衰减器

　　信号放大需要有源器件，通常是反相或同相放大器。通过适当的增益公式，电位计模式或可变电阻器模式均可使用

　　图4显示的是同相放大器，此时digiPOT相当于电位计，可通过反馈调整增益。由于部分输出会反馈, RAW/(RWB + RAW),应等于输入，理想增益为：

　　

 

　　

 

　　图4.电位计模式中的同相放大器

　　该电路的增益与RAW, 成反比RAW接近零时会迅速上升，显示出双曲线传递函数特性。为了限制最大增益，可插入一个电阻与RAW(位于增益公式的分母内)串联

　　如果需要线性增益关系，可以采用可变电阻器模式以及固定外部电阻，如图5所示，增益现定义如下：

　　

 

　　

 

　　图5.可变电阻器模式中的同相放大器

　　将低电容端(最新器件中为W引脚)连接至运算放大器输入可获得最佳性能.

　　digiPOT用于信号放大的优势

　　图4和图5所示的电路具有高输入阻抗和低输出阻抗，可工作于单极性和双极性信号。digiPOT可用于游标操作，采用固定外部电阻在更小的范围内提供更高的分辨率，还可用于运算放大器电路，信号有无反转均可。此外，digiPOT的温度系数较低，电位计模式时通常为5 ppm/°C，可变电阻器模式时则为35 ppm/°C。