区分数字电位计特性

数字电位计（数字电位器）有助于对模拟电路中的电阻、电压和电流进行数字控制和调整，适用于各种应用。本应用笔记介绍了数字电位器的基本功能。本文还介绍了如何修改数字电位器并添加功能，以提高系统性能、简化设计并满足特定应用的要求。

介绍

数字电位计或数字电位器有助于对模拟电路中的电阻、电压和电流进行数字控制和调整。常见的数字电位器应用包括电源校准、音频音量控制、亮度控制、增益调整以及光学模块中的偏置和调制电流控制。除了基本的数字电位器规格外，还有许多功能可以提高系统性能并简化设计。这些特性包括各种类型的非易失性、过零检测、去抖动按钮接口、温度补偿和写保护。这些功能的相关性因应用程序而异。

基本数码宝贝设计

真正的电位计是一个三端器件（见图1a）。低端子，VL，要么在内部连接到器件接地，要么通过引脚引出以实现设计灵活性。这种三端数字电位器配置本质上是一个具有固定端到端电阻的可调电阻分压器。

可变电阻器是双端子数字电位器变体，提供游标和电阻串的一端（参见图1b）。在可变电阻数字电位器配置中调整游标的位置可有效修改数字电位器的端到端电阻。

图1.（a） 三端数字电位器配置本质上是一个具有固定端到端电阻的可调电阻分压器。（b） 可变电阻器是双端子数字电位器变体，游标内部连接到电位计的一侧。

简而言之，数字电位器是由数字输入控制的模拟输出。此描述类似于数模转换器 （DAC） 的定义。与提供缓冲输出的DAC不同，大多数数字电位器并非用于在没有外部缓冲器的情况下驱动低阻抗负载。

根据数字电位器的不同，最大游标电流范围从数百微安到毫安不等。将数字电位游标连接到低阻抗时，无论使用可变电阻还是真正的数字电位器，始终确保游标电流保持在允许的I雨刮器在最坏情况下的范围。可变电阻的最坏情况游标负载发生在 VW方法五H.此时，除了游标电阻外，电路中可能几乎没有电阻来限制电流。然而，在某些应用中，游标电流本身就很大。在这些条件下，绝对应考虑游标两端的压降，因为这种压降限制了数字电位器输出的动态范围。

针对应用需求的修改

采用数字电位器的电路差异很大。在某些设计中，可能需要通过添加外部组件来“微调”特定应用的 digipot。例如，数字电位器的常见端到端电阻值范围在10kΩ和200kΩ之间。然而，在控制LED瓷砖亮度时，通常需要低得多的电阻。DS3906可以解决这一问题，当与固定的105Ω电阻并联时，它提供70Ω至102Ω的有效电阻。此配置中的 0.5Ω 步长允许精确调节 LED 亮度。另一种方案是使用多通道数字电位器，如MAX5477或MAX5487，它们组合通道以改变电阻步长，同时保持数字电位器分辨率。

在其他情况下，可能需要具有更专业功能的数码罐。需要温度补偿电压或电流的应用，例如光学模块中的激光驱动器偏置，受益于基于查找表的可变电阻器。一些数字电位器集成了一个EEPROM，以温度增量存储热校准查找数据;内部温度传感器测量环境温度。然后，数字电位器使用查找表中与测量温度相对应的修改器来调整可变电阻。基于热查找表的数字电位器通常可以校正电路元件（如激光器或光电二极管）的非线性温度响应，也可以故意创建特定于应用的精确非线性电阻温度响应。

非易失性是数字电位器常见且廉价的附加功能。基于EEPROM的标准非易失性（NV）数字电位器在上电复位（POR）期间上电进入已知状态。EEPROM技术可轻松保证50，000次写入周期，与机械电位计相比，这是一个重大的可靠性升级。一次性可编程（OTP）数字电位器，如MAX5427/MAX5428/MAX5429，利用保险丝编程永久存储默认游标位置。与基于 EEPROM 的数字电位器一样，在 POR 之后，OTP 数字电位器初始化为已知状态。但是，OTP 数字电位器的 POR 状态一旦编程就无法重写。因此，OTP非常适合工厂或生产校准。虽然熔断器编程会永久设置 OTP 数字电位器的 POR 游标位置，但熔断器编程不一定锁定游标位置。许多OTP数字电位器的雨刷在保险丝编程后完全可调。然而，在其他OTP数字电位器中，游标位置是永久设置的，从而产生一个精确的、经过校准的电阻分压器。一些数字电位器提供锁定寄存器或数字控制输入，对数字电位器接口进行三态处理，防止意外调整游标。禁用EEPROM数字电位器中的写入功能还可以降低功耗。

数字电位器可以帮助电源或其他需要工厂校准的系统自动进行电压和电流校准。与使用机械电位计或分立电阻器进行更耗时和不精确的手动校准相比，数字电位器可提高制造吞吐量并改善校准精度和可重复性。此外，电位计的数字控制有助于在需要时进行远程调试和重新校准。在校准多个电压和/或电流的系统中，DS3904/DS3905三路NV数字电位器等数字电位器是理想的选择（图2）。在这种情况下，一个小数字电位器最多可以取代三个机械电位器。当数字电位器取代机械电位器时，布局灵活性也会增加，因为在组装或返工期间，技术人员不需要随时使用数字电位器进行校准。校准是需要OTP或EEPROM写保护的应用的一个典型示例，EEPROM写保护也很有用。

图2.DS3904/DS3905三通道非易失性数字电位器非常适合校准多个电压和/或电流的系统。这个小型IC可替代多达三个机械电位计。

虽然不是数字电位器，但具有简单单引脚数字控制接口的采样保持电压基准（如DS4303）也可以协助进行生产校准（图3）。设计在更紧凑的空间中，这在校准期间特别有益，基准电压源的输出对施加的输入电压进行采样，直到被控制输入锁定。输出锁定后，无论输入端施加的电压如何，在重新编程或断电之前，输出都不会改变。最近锁存的输出电压存储在EEPROM中，并在电源循环后恢复。

图3.非易失性采样保持电压基准DS4303虽然不是数字电位器，但可用于生产校准应用。校准时，DS4303的输出（V外） 对施加的输入电压 （V ） 进行采样在），直到被控制输入 （ADJ） 锁定。

不断发展的按钮接口补充了传统的串行接口产品，如SPI™、I²C、递增/递减和旋转控制。MAX5486数字电位器采用一个这样的接口，带有缓冲游标输出。这种去抖动按钮界面以不同的速率推进雨刮器，具体取决于按下按钮的持续时间。按钮接口不需要微控制器，因此降低了系统复杂性。去抖动按钮接口对于音频音量调节特别有用。

针对音频应用的数码电位器通常具有过零检测电路。过零检测可减少雨刮器从一个设置转换到另一个设置时可能产生的咔嗒声和爆裂声。激活时，过零检测延迟游标转换，直到VL近似等于 VH.许多过零检测电路还具有最大游标转换延迟，以方便直流应用和其他专用电路。

总结

简单的易失性数字电位器在系统设计中仍然很有用，但针对特定应用和可变电阻器优化的数字电位器提供了额外的功能。如今，许多设计人员都希望更换机械电位计，提高系统可靠性或温度性能，消除对系统微处理器的需求，或减少可听见的咔嗒声和爆裂声。无论需要什么，数字罐都会增加价值。现在还有一个适用于大多数应用的数码罐。

审核编辑：郭婷