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用数字电位器替代机械电位器摘要：数字可调节电位器，也称为数字电位器或digpot，不仅能够在众所周知的音频应用中替代机械电位器，而且能够在所有电子设备中替代传统的机械电位器。作为模/数转换器(DAC)的一种简单、廉价形式，数字电位器以可变电阻形式提供模拟输出。类型包括：易失和非易失两种形式，采用数字架构为系统带来了许多优势。数字电位器不容易受灰尘、污物以及潮湿环境的影响，而机械电位器在这些环境下很容易损坏。 引言数字电位器的可靠性远远高于机械电位器，能够轻松保证50,000次以上的可靠读写次数，而机械电位器的重复调节次数只能达到几千次甚至几百次。数字电位器的分辨率为32级(5位)至256级(8位)或更高。对于LCD对比度调节等动态范围要求不高的应用，选择较低分辨率的器件即可满足实际应用的要求。目前，有些高分辨率的数字电位器已经成为音频等高保真应用的理想选择，能够提供高达90dB的动态调节范围。非易失有些应用要求数字电位器具备非易失存储功能，两种类型的器件(易失和非易失存储器)在市场上都很普及。非易失数字电位器更接近于机械电位器，它能够在不同的外部条件(是否有外部电源供电)下保持阻值。音频设备需要内部储存音量设置，设备重新上电时要求电位器保持相同的电阻值，即使在电源完全关闭的情况下。MAX5427/MAX5428/MAX5429系列数字电位器提供独特的编程功能。这些器件为具有一次性编程(OTP)存储器，将电位器抽头的上电复位(POR)位置设置在用户定义的数值(抽头位置保持可调，但重新上电后始终返回到固定的设置位置)。此外，OTP还可以禁止接口通信，将抽头锁存到所要求的固定位置，避免进一步的调节。这种情况下，器件成为一个固定比值的电阻分压器，而非电位器。音频设计考虑电位器具有对数抽头和线性抽头，高保真音频设备的音量调节一般选用对数电位器，因为考虑到人耳的非线性滤波特性，对数抽头可以获得线性音量调节。目前，高集成度数字电位器可以在单芯片内集成六路独立的电位器，以支持多声道音频系统，例如：立体声、杜比环绕立体声系统。音频应用中，特别是在数字电位器调节分辨率较低(32级)时，需要特别注意抽头级间变化过程。如果抽头不是在0V时发生变化，音频系统会产生喀嗒声和噼噗声(图1)。幸运的是，新一代数字电位器具有所谓的过零检测功能，能够在抽头跳变时降低音频噪声。内部过零和超时检测电路确保抽头在检测到过零(0V)信号或经过50ms延时(具体取决于首先发生的条件)后跳变。图1. 在0V电平切换时，音频喀嗒声和噼噗声的影响除了上述数字电位器中的模拟电路外，每个数字电位器还包含一个数字接口。绝大多数电位器可通过传统的IC或SPI编程，有些则提供便利的上/下调节接口。性能改善与机械电位器相比，数字电位器还具备另一优势。数字电位器的调节抽头直接安装在电路板的信号通路，利用电子调节避免了复杂、昂贵的机械调节装置。数字电位器改善了噪声抑制指标，消除了机械电位器接口电缆的拾取噪声。传统的数字电位器可直接替代机械电位器，具有相同的工作方式，无需过多的说明。但是，在一些特殊应用中，例如：低成本立体声音量控制，需要一些附加说明。对于音频这一特殊应用，一般要求工作在较宽的电压范围，以支持较宽的音频信号范围。一般选择对数抽头，抽头级数增加时，衰减分贝数随之增大，非常适合人耳的频响特性。有些器件具有静音功能，提供更大的衰减(例如：30dB)。温度考虑数字电位器的典型参数之一是温度系数(TC)，定义在额定的温度范围。绝大多数电位器需要定义两个不同的TC，一个是绝对端至端TC，该参数代表了电阻随温度变化的绝对值，由下式计算：R = RUNCOMP TC T/106其中：RUNCOMP是未经补偿的电阻值，TC为温度系数，T为温度变化量。例如，一个阻值为20k的数字电位器，如果绝对TC为35ppm，则在50C温度变化范围内将会产生35 (0.2%)的阻值变化。另外，20k端到端电阻的初始值可能变化比较明显，变化范围可能在15k至25k。这种情况下，对于一个32抽头的电位器，每级对应的电阻值(增量)可能在470至780。这一变化量远远高于绝对TC的偏差。另一个典型TC时电阻比值TC，电位器通常用作分压器，特别是在比例设计中，对于绝对电阻值变化(绝对温度系数)的要求与比值变化相比并不严格。例如，5ppm的比例TC能够在整个温度范围内获得非常稳定的增益。高分辨率应用数字电位器用于可编程增益放大器(PGA)和仪表放大器(IA)时，对精度的要求通常高于标准调节电路(图2)。这些应用中一般要求在-40C至+85C范围内，分压比误差(精度)在0.025%以内。图2. 利用运算放大器和数字电位器(下方IC)构成精密的可编程增益放大器结论数字电位器与机械电位器相比具有众多优势，除了提高可靠性外，它们还占用更少的空间；由于降低了寄生效应，数字电位器能够提供更好的电特性，并且不易受噪声的影响。 数字电位器能够在各种应用中替代机械电位器，使设计人员和最终用户受益。 相关型号MAX542732抽头、一次性编程、线性变化数字电位器免费样品 MAX542832抽头、一次性编程、线性变化数字电位器免费样品 MAX542932抽头、一次性编程、线性变化数字电位器免费样品