数字电位器应用实例_数字电位器四大应用电路

　　应用一：X9313数字电位器的应用

　　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。

　　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

　　2.1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。

　　2.2X9313与单片机的接口电路

　　这里以常用的AT89C2051单片机为例介绍数字电位器与单片机的接口电路。电位器的3个控制端分别接AT89C2051的P1．7、P1．6和P1．5。由R1、C1构成上电复位电路，C2、C3和石英晶体JT构成晶振电路。因为单片机I／O端口内部已有上拉电阻，所以上电时上述控制端均为高电平，电位器处于待机状态，此时应用和上例相同。

　　相关程序代码如下：

　　上面的程序实现了使UD为高电平，此时给数字电位器发送50个脉冲，增大电阻使高低端之间电压为2．5V。通过单片机传给数字电位器脉冲信号来控制数字电位器的大小，从而方便而精确地改变电阻值。但是在实际应用中，要注意对数字电位器的误差进行分析和补偿。

　　应用二：数字电位器实现数控低通滤波器

　　数字电位器是一种应用普遍的器件，以下介绍如何使用数字电位器构建一个可调带宽的低通滤波器。

　　由DS3903构成的音频低通滤波器如图1所示。该电路采用单电源供电，电源电压范围为2．7～5．5V。包含一级前置衰减，5．0V供电时可处理5．0VP-P（1．77VRMS）输入。为了产生一个双极点（极点在同一频点）低通滤波器（每10倍频程衰减12dB），电容C3必须是C2的2倍以上，可变电阻POTO和POTl设置相同值，则截止频率（fC）计算如下：

　　其中，RPOT是可变电阻POT0和POT2设置对应的电阻值。

　　该电路的输入部分（Cl、U1一POTl、U2A、Rl和R2）是音量控制电路，还可将音频信号的直流偏置到VCC／2，使信号在未嵌位的条件下通过数字电位器和运放器，在任何供电电源下，电路都能够处理最大信号摆幅。因此，该设计在2．7V至5．0V下工作性能良好。输出直流电平保持在VCC/2，除非在正常输出以外工作，电平将偏移到不同工作点。对于已限定工作范围的应用，可以去掉输入级电路，采用直接耦合的方式连接到滤波器。去掉输入电路后，输出信号只是经截止频率为fC的双极点滤波器滤波后的信号，而输入信号的直流分量则直接旁路到输出端。

　　通过更改电容或选择不同端到端电阻的数字电位器，该电路的截止频率可设置为500kHz。

　　用于计算RPOT的数字电阻模型如图2所示，对于指定位置，相应的开关将闭合而其他位置的开关则开路。电位器每递增一个单元位置，电阻将相应增加LSB（对DS3903，10kΩ／128=78Ω），最高抽头位置除外，最高抽头位置为电位器电阻的并联组合，则引起非线性。通过下式计算RPOT：

　　其中：RLSB是端到端电阻除以抽头数；RW是滑动端、电阻；n是电位器的编程位置；a是数字电位器的总抽头数。

　　图3所示给出了DS390310kΩ电位器的RPOT电阻值和抽头位置之间的关系图，假定端到端电阻为10kΩ，滑动端电阻最小值是500Ω。这两个参数都会对滤波特性产生显着影响，但主要影响的是截止频率的最小值和最大值，实际截止频率可以在其最小值和最大值之间调节，选择适当的电容值即可将截止频率设置在可调范围内所要求的频点。

　　应用三：数字电位器在气体检测电路的应用

　　本电路使用双变阻数字电位器MCP42X2，其最大阻值可达100K欧。电路如下图

　　电路采用16位高精度AD转换芯片，AD值从0到65535。理论上，气体零点标定的时AD值为0，达到100%量程时AD值为65535；实际上，零点标定时AD值不一定能调整到0，这样就需要结合软件调零，既通过记录下零点标定时的AD值，在计算浓度值的时候将当前浓度AD值减去零点AD值就可以了。所以，零点标定时只需调整数字电位器将AD值调制一个较低范围就可以了。而量程标定时，不一定在100%量程浓度的气体下进行，只需在软件中计算当前实际标定浓度对应的AD值，并调整数字点位器使放大倍数满足AD采样到的AD值接近该AD值既可。

　　零点标定：0 《 AD0 《 0XFFFF*1%

　　量程标定：（当前浓度/量程）*0XFFFF *80% 《 AD1 《 （当前浓度/量程）*0XFFFF

　　应用四：数字电位器在音频电路中的应用

　　数字电位器可以提供对数和线性变化函数，对数变化的数字电位器常用于Hi-Fi音频设备中的音量调节，可为具有非线性响应特性的人耳建立一个线性变化的音量控制。目前，高度集成的数字电位器可以在单芯片内提供六个独立的电位器，并支持多声道音频设备，如立体声、环绕杜比系统等。对于音频设备，需要注意每一级抽头位置的瞬变过程，如果抽头位置没有精确地切换到0V，音频信号会带有噼啪声和砰然声。幸运的是，新一代数字电位器包含的过零检测功能（如DS1802）可确保在检测到过零（OV）或50ms延迟时改变抽头位置，从而可降低抽头位置瞬变时的音频噪声。

　　图1是一个惠斯通桥电路，可用来将输入信号偏置在VCC/2。该电路允许交流信号通过位于中间位置的电阻（电位器），来对电阻两端进行相同的直流偏置。这一点对于数字电位器非常关键，因为过零检测器是在电位器两端电压为零时切换电位器的位置，因而，可以消除由于数字电位器的非连续切换所造成的噼啪声和砰然声。图1（b）是在图1（a）基础上构建的电路，该电路的输入阻抗为137kQ，桥电路和输入电容造成的信号衰减为12dB（20Hz）。此外，还需要在靠近DS1802和MAX4167的VCC号|脚加旁路电容。