Цифровой потенциометр - Digital potentiometer

А цифровой потенциометр (также называемый резистивный цифро-аналоговый преобразователь,[1] или неофициально дигипот) представляет собой электронный компонент с цифровым управлением, который имитирует аналоговые функции потенциометр. Он часто используется для обрезки и масштабирования аналоговых сигналов микроконтроллеры.

Дизайн

Цифровой потенциометр построен либо из резисторная лестница Интегральная схема или цифро-аналоговый преобразователь хотя конструкция резисторной лестницы является более распространенной.[нужна цитата ] Каждая ступенька резисторной лестницы имеет свой собственный переключатель, который может подключать эту ступеньку к выходной клемме потенциометра. Выбранная ступенька на лестнице определяет коэффициент сопротивления цифрового потенциометра. Количество шагов обычно указывается битовым значением, например. 8 бит равны 256 шагам; Чаще всего используется 8 бит, но доступны разрешения от 5 до 10 бит (от 32 до 1024 шагов).[2] Цифровой потенциометр использует такие цифровые протоколы, как I²C или же Шина последовательного периферийного интерфейса для сигнализации; некоторые используют более простые протоколы вверх / вниз. Некоторые типичные применения цифровых потенциометров - это схемы, требующие регулировки усиления усилителей (часто инструментальные усилители ), балансировка звука слабого сигнала и регулировка смещения.

Большинство цифровых потенциометров используют только энергозависимую память, что означает, что они забывают свое положение, когда они выключены (при включении они сообщают значение по умолчанию, часто их среднее значение) - когда они используются, их последнее положение может быть сохранено микроконтроллером. или же FPGA к которому они подключены. Некоторые дигипоты имеют собственное энергонезависимое хранилище, поэтому их показания по умолчанию при включении будут такими же, как и до выключения.[нужна цитата ]

Ограничения

Хотя цифровые потенциометры очень похожи на обычные потенциометры, они имеют ограничение по току в диапазоне десятков миллиампер. Кроме того, большинство цифровых потенциометров ограничивают диапазон напряжения на двух входных клеммах (резистора) диапазоном цифрового питания (0–5 В постоянного тока), поэтому для замены обычного потенциометра требуется дополнительная схема. Кроме того, вместо, казалось бы, непрерывного управления, которое может быть получено с помощью многооборотного резистивного потенциометра, цифровые потенциометры имеют дискретные ступени сопротивления. (Требуется схема)

Другое ограничение заключается в том, что часто требуется специальная логика для проверки перехода аналогового сигнала переменного тока через ноль, чтобы можно было изменить значение сопротивления, не вызывая слышимого щелчка на выходе для усилителей звука. (Требуется схема)

Энергозависимые цифровые потенциометры также отличаются от электромеханических тем, что при включении сопротивление будет по умолчанию (возможно) на другое значение после цикла включения питания. Точно так же их сопротивление действительно только при наличии правильного напряжения питания постоянного тока. Когда напряжение снимается, сопротивление между двумя конечными точками и (номинальным) дворником не определено. В схеме операционного усилителя импеданс реального потенциометра в закрытом состоянии может помочь стабилизировать рабочую точку постоянного тока схемы во время стадии включения. Это может быть не так, когда используется цифровой потенциометр.

Оба электро-механические и цифровые потенциометры обычно имеют плохие допуски (обычно ± 20%), плохие температурные коэффициенты (многие сотни частей на миллион на градус C), и сопротивление стоп, которое обычно составляет примерно 0,5-1% от полной шкалы сопротивления. Обратите внимание, что стоповое сопротивление - это остаточное сопротивление, когда клемма сопротивления стеклоочистителя установлена ​​на минимальное значение.[нужна цитата ]

Умножение ЦАП использование в качестве цифрового потенциометра может устранить большинство этих ограничений. Обычно диапазон сигнала от +15 В до -15 В возможен при 16-битном управлении, т.е. 65 535 дискретных уставок, а дрейф и нелинейность незначительны. Однако ЦАП необходимо инициализировать каждый раз при включении системы, что обычно выполняется программным обеспечением встроенного микроконтроллера. Умножающий ЦАП не может использоваться напрямую в качестве реостата (двухпроводное соединение), но в этом режиме дигипот все равно работает плохо из-за своего температурного коэффициента и допуска сопротивления.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Цифровые потенциометры - часто задаваемые вопросы». Аналоговые устройства. Архивировано из оригинал на 2011-09-07.
  2. ^ «Руководство по выбору семейства цифровых потенциометров». AD5207 - 2-канальный 256-позиционный цифровой потенциометр - техническое описание (PDF) (Технический отчет). Аналоговые устройства.

внешняя ссылка