探索MAXIM DS1804非易失性微调电位器：特性、操作与应用

在电子设计领域，电位器是一种常用的元件，而MAXIM DS1804非易失性微调电位器凭借其独特的特性和广泛的应用范围，成为了工程师们的热门选择。今天，我们就来深入了解一下这款电位器。

文件下载：DS1804.pdf

一、产品特性

1. 非易失性与电位控制

DS1804具有100个位置的单锥形电位器，并且支持按需存储抽头位置，数据存储在EEPROM中，即使断电也不会丢失。同时，它可以通过3V或5V电源供电，适应不同的电源环境。

2. 接口与封装

它采用了上/下、增量控制接口，方便与CPU或手动控制输入配合使用，所需外部电路极少。在封装方面，提供了8引脚（300密耳）DIP、8引脚（150密耳）SO和8引脚（118密耳）µSOP三种选择，满足不同的设计需求。

3. 电阻值与温度范围

标准电阻值有10kΩ（DS1804 - 010）、50kΩ（DS1804 - 050）和100kΩ（DS1804 - 100）三种。工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C，适用于工业环境。

二、引脚分配与描述

1. 引脚分配

引脚	DIP (300 mils)	SO (150 mils)	μSOP (118 mils)
U/D	2

2. 引脚描述

• H：电位器的高端，电压不能超过电源电压 (V_{CC}) 或低于地电位。
• L：电位器的低端，同样电压不能超过 (V_{CC}) 或低于地电位。
• W：电位器的抽头，其位置由三端控制端口控制，电压范围与H、L端相同。
• (V_{CC})：3V或5V电源。
• (overline{CS})：芯片选择，低电平有效。
• U/ D：上/下控制，用于设置抽头移动方向。
• INC：增量/减量抽头控制，在 (overline{CS}) 为低电平时，每一次高到低的转换会使抽头位置改变一个位置。
• GND：接地。

三、工作原理

1. 整体结构

DS1804是一个单非易失性电位器，在L和H端之间共有99个电阻段，100个抽头点，抽头W的位置由三端控制端口控制。

2. 三端接口控制

三端端口提供增量/减量接口，通过芯片选择输入激活。输入信号 (overline{CS})、(INC) 和 (U / overline{D}) 控制一个7位上下计数器，计数器的输出控制一个1-of-100解码器来选择抽头位置。同时，该接口还支持使用 (overline{CS}) 和 (INC) 输入控制引脚进行抽头存储操作。

四、电源条件

1. 上电

上电时，DS1804会将EEPROM中的值加载到抽头位置寄存器中，最大加载时间为500µs（电源稳定后），三端接口端口在50ms后激活。

2. 掉电

掉电时，抽头位置寄存器数据会丢失，下次上电时会重新加载EEPROM中的值。需要注意的是，出厂时Maxim不保证EEPROM的特定值，用户需要根据需要进行设置。

五、非易失性抽头存储

DS1804的抽头位置可以通过 (INC) 和 (overline{CS}) 输入进行存储。当 (overline{CS}) 从低电平变为高电平且 (INC) 为高电平时，当前抽头位置的值将被写入EEPROM。该器件在0°C至70°C范围内可接受50,000次EEPROM写入，超过这个次数后，虽然仍能在通电时改变抽头位置，但上电时抽头位置将不确定。

六、一次性可编程（OTP）应用

DS1804可以很容易地用作OTP设备。用户可以调整抽头位置到所需值并进行存储，然后将 (overline{CS}) 输入引脚连接到 (V_{CC}) 以防止通过三端端口进行任何操作。OTP应用不会影响EEPROM的写入次数，因为在上下电时EEPROM只是加载而不写入。

七、电气特性

1. 绝对最大额定值

参数	数值
工作温度范围	-40°C至 + 85°C
存储温度范围	-55°C至 + 125°C
引脚温度（焊接，10s）	+300°C
焊接温度（回流）	+260°C

2. 推荐直流工作条件

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注
电源电压	(V_{CC})	+2.7		5.5	V
输入逻辑1	(V_{IH})	2.0		(V_{CC}) + 0.3	V
输入逻辑0	(V_{IL})	-0.3		+0.8（(V_{CC}=2.7V) 时）	V
电阻输入	L, H, W	(V_{GND}) - 0.2		(V_{CC}) + 0.2	V

3. 直流电气特性

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注
电源电流	(I_{CC})			400	µA
输入泄漏电流	(I_{LI})	-1		+1	µA
抽头电阻	(R_{W})		400	1000	Ω
抽头电流	(I_{W})			1	mA
待机电流（3V/5V）	(I_{STBY})		10/20	48	µA
抽头加载时间	(t_{WLT})		500		µs
上电时间	(t_{PU})		50		ms

4. 模拟电阻特性

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注
端到端电阻公差		-20		+20	%
绝对线性度			±0.6		LSB
相对线性度			±0.25		LSB
-3dB截止频率	(f_{CUTOFF})				MHz
温度系数			750		ppm/°C

5. 电容特性

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注
输入电容	(C_{IN})			5	pF
输出电容	(C_{OUT})			7	pF

6. 交流电气特性

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注
CS到INC建立时间	(t_{CI})	50			ns
U/ D到INC建立时间	(t_{DI})	100			ns
INC低电平时间	(t_{IL})	50			ns
INC高电平时间	(t_{IH})	100			ns
INC无效到CS无效时间	(t_{IC})	500			ns
CS取消选择时间	(t_{CPH})	100			ns
抽头改变到INC低电平时间	(t_{IW})			200	ns
INC上升和下降时间	(t{R}), (t{F})			500	µs
INC低电平到CS无效时间	(t_{IK})	50			ns
抽头存储时间	(t_{WST})			10	ms

八、订购信息

型号	电阻值（kΩ）	温度范围	引脚封装
DS1804 - 010+	10	-40°C至 + 85°C	8 DIP (300 mils)
DS1804 - 050+	50	-40°C至 + 85°C	8 DIP (300 mils)
DS1804 - 100+	100	-40°C至 + 85°C	8 DIP (300 mils)
DS1804Z - 010+	10	-40°C至 + 85°C	8 SO (150 mils)
DS1804Z - 050+	50	-40°C至 + 85°C	8 SO (150 mils)
DS1804Z - 100+	100	-40°C至 + 85°C	8 SO (150 mils)
DS1804U - 010+	10	-40°C至 + 85°C	8 µSOP (118 mils)
DS1804U - 050+	50	-40°C至 + 85°C	8 µSOP (118 mils)
DS1804U - 100+	100	-40°C至 + 85°C	8 µSOP (118 mils)

其中，“+” 表示符合铅（Pb）/RoHS标准的封装。

九、总结

MAXIM DS1804非易失性微调电位器是一款功能强大、性能稳定的电位器，适用于各种低功耗、便携式应用。在设计过程中，工程师们需要根据具体的应用需求选择合适的电阻值和封装形式，并注意其电气特性和工作条件。大家在实际应用中是否遇到过与DS1804相关的问题呢？欢迎在评论区分享交流。