详解数字电位器的原理与应用数字电位器（DigitalPotenTIometer）亦称数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器（模拟电位器）的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路。数字电位器采用数控方式调节电阻值的，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小、寿命长等显著优点，可在许多领域取代机械电位器。 数字电位器一般带有总线接口，可通过单片机或逻辑电路进行编程。它适合构成各种可编程模拟器件，如可编程增益放大器、可编程滤波器、可编程线性稳压电源及音调／音量控制电路，真正实现了“把模拟器件放到总线上”（即单片机通过总线控制系统的模拟功能块）这一全新设计理念。 目前，数字电位器正在国内外迅速推广，并大量应用于检测仪器、PC、手机、家用电器、现代办公设备、工业控制、医疗设备等领域。 1.基本工作原理 由于数字电位器可代替机械式电位器，所以二者在原理上有相似之处。数字电位器属于集成化的三端可变电阻器件其等效电路，如图l所示。当数字电位器用作分压器时，其高端、低端、滑动端分别用VH、VL、VW表示；而用作可调电阻器时，分别用RH、RL和RW表示。 图2所示为数字电位器的内部简化电路，将n个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由MOS管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的每一个节点连接到滑动端。
数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存与恢复控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。利用串入、并出的加／减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加／减计数，计数器把累计的数据直接提供给译码电路控制开关阵列，同时也将数据传送给内部存储器保存。当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路的输出端只有一个有效，于是只选择一个MOS管导通。 数字控制部分的存储器是一种掉电不挥发存储器，当电路掉电后再次上电时，数字电位器中仍保存着原有的控制数据，其中间抽头到两端点之间的电阻值仍是上一次的调整结果。因此，数字电位器与机械式电位器的使用效果基本相同。但是由于开关的工作采用“先连接后断开”的方式，所以在输入计数有效期间，数字电位器的电阻值与期望值可能会有一定的差别，只有在调整结束后才能达到期望值。 从图2可以看出，数字电位器与机械式电位器有2个重要区别：1）调整过程中，数字电位器的电阻值不是连续变化的，而是在调整结束后才具有所希望的输出。这是因为数字电位器采用MOS管作为开关电路，并且采用“先开后关”的控制方法：2）数字电位器无法实现电阻的连续调整，而只能按数字电位器中电
李学海 X9221中文资料1下载(双非易失数字电位器) X9221中文资料2下载(双非易失数字电位器) 美国XICOR公司新近研制出一种型号为X9221的功能独特的电子数控电位器。X9221在一片CMOS集成电路内集成有2个非易失性数控电位器(E2POT)，其调节过程可以由微处理器(μP)或微控制器(μC)经二线总线接口进行控制。这种二线接口数字电位器具有如下许多优点：(1)调节精度高；(2)不易受诸如振动、污染、潮湿等影响；(3)无机械磨损；(4)接口引脚少；(5)集成度高；(6)数据可读写；(7)具有配置寄存器及数据寄存器；(8)多电平量存储功能，特别适用于音频系统；(9)易于软件控制；(10)采用设计人员熟悉的I2C通信协议；(11)体积小巧，易于装配。它适用于家庭影院系统、音频环绕控制、音响功放、有线电视设备等。 X9221内含滑动端计数寄存器(WCR)及数据寄存器。它的每个E2POT可存储4个滑动端位置；每个电位器有64个抽头；温度范围分为民品级、工业级和军品级；工作电压Vcc则为4.5～5.5或2.7～5.5V。 内部结构 X9221片内包含2个电阻阵列(或称电位器或E2POT)和I2C接口电路。X9221的功能方框图如图1所示。 每个电阻阵列内又包含63个电阻单元、64个电子开关、一个滑动端计数寄存器(WCR)、4个8位数据寄存器(R0～R3)、递增/递减逻辑电路、级联控制逻辑电路以及64选1译码电路。单个电阻阵列的结构框图如图2所示。
在相邻的两个电阻单元之间以及两个端点处共设64个可以被滑动端访问的抽头。滑动端在阵列中的位置可由用户通过二线串行总线(I2C)接口控制。每个电阻阵列配置一个滑动端计数寄存器和4个数据寄存器，这4个数据寄存器可以由用户程序直接写入和读出。 滑动端计数寄存器的内容控制滑动端在电阻阵列中的位置。数据寄存器的内容可以传送到滑动端计数寄存器，以设置滑动端的位置。当前滑动端的位置可以被传送到与它相关联的4个数据寄存器中的任何一个之中。也就是说，WCR可以直接被写入，或者也可以把起辅助作用的4个数据寄存器之一的内容转移到WCR中来改变其内容。这些数据寄存器和WCR都可以由微电脑来读出或写入。 X9221中的每一个电阻阵列的主体部分是63只串联连接的集成电阻器。电阻串联支路的两端VH和VL就相当于一个机械电位器的两个固定端；串联支路中的电阻器之间的连接点以及两个端点，都可以经过场效应管开关连通到滑动端VW上。在同一时刻只能有一只开关闭合，究竟哪一只闭合由滑动端计数寄存器WCR内容确定。只有WCR中的低6位被译码，才能选择和使能64选1的开关接通。 引脚功能 X9221共有20个外接引脚。它有DIP、SOIC和TSSOP三种封装形式。其引脚排列如图3所示。各引脚的功能如表1所示。 表1 引脚功能
数字电位器的应用 数字电位器介绍 简单的讲，数字电位器由数字输入操纵，产生一个模拟量的输出。那个定义类似于数模转换器（DAC），所不同的是：DAC具有一个缓冲输出，大多数数字电位器没有输出缓冲器，因而不能驱动低阻负载。依据数字电位器的不同，抽头电流最大值能够从几百微安到几个毫安。因此，不论是一般电位器依旧数字电位器，假如与低阻负载连接，都应保证在最恶劣的条件下，抽头电流不超出所同意的IWIPER 范围。所谓“最恶劣的条件”发生在抽头电压VW接近于端电压VH，而且线路中没有足够限流电阻的情况下。有些应用中，抽头流过较大的电流，这时应该考虑电流流经抽头时产生的压降，那个压降会限制数字电位器的输出动态范围。数字电位器的应用 数字电位器的应用特不广泛，某些特定情况下可能需要增加元件以配合电路调整。例如，数字电位器的端到端电阻一般为10～200K ，
而调整LED亮度时通常需要特不低的阻值。针对那个问题，能够选用DS3906。当DS3906外部并联一个固定105 的电阻时，能够提供70～102 的等效电阻，这种结构能够按照0.5 的步进值精确调节LED的亮度。 有些情况下还会需要专门性能的数字电位器，例如对电压或电流进行温度补偿，光纤模块中对激光驱动器偏置的调节确实是一个典型范例（见图1），温度补偿数字电位器MAX1858内部带有一个用EEPROM保存的查找表，校准值在查找表内按温度顺序排列。数字电位器内部的温度传感器对温度进行检测，然后依照检测的温度值从查找表里得到对应的校准电阻。
非易失性是数字电位器常见的一个附加功能。基于EEPROM 的非易失数字电位器在上电复位时能够保持在某个已知状态。现有的EEPROM 技术能够专门容易保证50000次的擦写次数，相关于机械式电位器，非易失数字电位器的可靠性更高。一次性编程(OTP)数字电位器（如MAX5427-MAX5429），能够在编程后永久保存缺省的抽头位置。与基于EEPROM的数字电位器一样，上电复位后，OTP数字电位器初始化到已知状态。然而一经编程，OTP数字电位器的上电复位状态不能够再更改。 数字电位器能够协助自动完成电源系统中电压或电流的校准，或用
数字电位器芯片X9511的应用扩展 杨善迎莱芜职业技术学院 引言 数字电位器在我国还是近几年出现的新型器件，该器件一出现，就以其调节准确方便，使用寿命长，受物理环境影响小，性能稳定等特点，而被广大电子工程技术人员所接受。但数字电位器本身能够承受的电流和电压有限，因而需要扩展，同时在实际应用中，数字电位器的阻值范围及分辨率也需要扩展，本文介绍的扩展方案适用于各种信号的数字电位器。 数字电位器简介 数字电位器是可用数字信号控制电位器滑动端位置的新型器件，一般分按钮控制和串行信号控制两种，X9511就是XICOR公司生产的理想按键式数字电位器，它内含31个串联电阻阵列和32个轴头。轴头位置由两个按键控制，并且可以被存储在一个E2PROM存储器中，以供下一次通电时重新调用，并自动恢复轴头位置，X9511有1kΩ和10kΩ的X9511Z和X9511W两种规格。X9511内部由计数器、存储器、译码器、模拟开关和电阻阵列等电路组成，其中计数器是5位可逆计数器，可用于对控制信号PU（或PD）进行加（或减）计数，计数器的计数值可以在ASE 的控制下存储非易失性存储器中。计数器的数值经过32选1译码器译码后可用于控制模拟开关，32个模拟开关相当于电位器的32个轴头，电阻阵列由采用集成电路工艺制作的31个串联一起的电阻构成，电阻两端分别连接模拟开关的一端，而模拟开关的另一端连接在一起构成数字电位器的滑动端（VW），译码器的输出端可控制模拟开关的通断，从而实现滑动轴头位置的变化。X9511的计数器电路具有以下特点： ◆输入端具有内部上拉电阻和消除开关抖动的抗扰电路，当输入脉冲宽度小于40ms时，计数器将其视为干扰信号而不进行计数； ◆PU和PD引脚可直接连接一个按钮开关到地，当按钮按下时，在PU或PD端产生一个负脉冲，使计数器进行加1（按PU键）或减1（按PD键）计数； ◆能将计数值存储在非易失性存储器E2PROM中长期保存； ◆能在上电时自动将E2PROM中的数据恢复到计数器中； ◆当计数器计数到最大值“31”时，PU按键失效，而计数到最小值“0”时，PD按键失效，从而避免循环计数，保证电位器调到最大位置时不会跳到零位，或从零位跳到最大位置。 ◆具有慢速和快速计数选择，当输入负脉冲宽度小于250ms时为慢速计数方式，此时按一下按键计数器将执行加1（或减1）操作，当脉冲宽度大于250ms时，计数器为快速（连续）计数方式，此时1秒钟以内，电路将以250ms的速率连续计数，若按键按下的时间大于1秒，计数器将以5ms的速率递增或递减，直到滑动端滑到最高或最低轴头位置，当按键一释放后，计数器立即停止计数，电路返回到等待状态。 X9511的管脚功能键表1所列，基本应用电路如图1所示，图1是用X9511组成的0-+5V可调分压电路，图中，VH端接+ 5V，VL端接地，从VW端输出0-+5V可调电压，按动开关K1，输出电压增大，最大为+5V，按动K2时，电压减小，最小为0V，按下按键K3后再释放即完成一次手动的滑动端位置存储，这样即可将当前的滑动端位置存储到E2PROM中以作为滑动端下一次
DAC与数字电位器：在我的应用中选择哪种合适？ 2007-08-21 11:33:53 作者：美信集成产品公司来源：电子系统设计 关键字：缓冲负载架构输出 本应用笔记对数模转换器(DAC)和数字电位进行了对比，传统的数字电位器用于替代机械电位器。随着分辨率的提高和功能的增多，数字电位器也可用来取代一些传统的DAC应用。另外，传统的DAC与数字电位器相比尺寸较大，价格较高。然而，随着DAC价格的降低、封装尺寸的减小，DAC也可用来取代数字电位器的使用。 利用数字输入控制微调模拟输出有两种选择：数字电位器(pot)和数模转换器(DAC)，两者均采用数字输入控制模拟输出。通过数字电位器可以调整模拟电压；通过DAC既可以调整电流、也可以调整电压。电位器有三个模拟连接端：高端、抽头端(或模拟输出)和低端(见图1a)。DAC具有队应的三个端点：高端对应于正基准电压，抽头端对应于DAC输出，低端则可能对应于接地端或负基准电压端(见图1b)。 传统的数字电位器用于替代简单的机械式电位器。随着数字电位器分辨率的提高，功能的增多，一些传统的DAC应用也开始由数字电位器替代。DAC和数字电位器存在一些明显区别，最明显的差异是DAC 通常包括一个输出放大器/缓冲器，而数字电位器却没有。大部分数字电位器需要借助外部缓冲器驱动低阻负载。有些应用中，用户可以轻易地在DAC和数字电位器之间做出选择；而有些应用中两者都能满足需求。 本文对DAC和数字电位器进行了比较，便于用户做出最恰当的选择。 DAC的基本特点和优势 DAC通常采用电阻串结构或R-2R阶梯架构，使用电阻串时，DAC输入控制着一组开关，这些开关通过匹配的一系列电阻对基准电压分压。对于DAC R-2R阶梯架构，通过切换每个电阻对正基准电压进行分压，从而产生受控电流。该电流送入输出放大器，电压输出DAC将此电流转换成电压输出，电流输出DAC则将R-2R阶梯电流通过放大器缓冲后输出。
对于设计人员而言，数字电位器正变得越来越重要，它们具有很多优点，但也存在很多限制。下面比较机械电位器，数字电位器的共同点和区别，并由此帮助读者了解如何使用数字电位器。 电位器的出现有很长的历史，它以各种方式应用在广泛的领域，如常数调整和测量领域。最常见的莫过于设定和微调电阻值来微调电路，设置电平和调整增益等。电位器也被用来设计机器人和工业设备中的位置反馈。针对电位器需要考虑的各个方面，需针对特定应用的各种需求来设置。如电位器上的最大电压，各臂所能提供的最大电流，能允许消耗的最大功率以及最需要考虑的电阻问题。从功率到噪声的各个方面。单个电阻的误差通常有+/-20%到+/-5%，温度也会造成电阻值的漂移，所以需要考虑电位器的精度，线性，单调性与否，是否考虑设计中其它因素。比如人耳对声音的频率响应将比较重要。断电与加电时电阻的变化，成本和体积，还有可靠性如装配，潮湿等。 在爱迪生一千多项的发明当中,电位器总是为人们所遗忘。它是在十九世纪七十年代被发明并应用在开关中。如图一所示。 经一百年来，随着材料及外形的改变，机械电位器在一些初级的应用中受到极大的关注。无可置疑机械电位器和数字电位器有许多区别，而它们的共性却令人惊讶。其中最大相同就是它们都具有可调性，能提供大范围的端到端电阻。 机械电位器可耐上千伏的高压，数字电位器受制于小体积通常电压在30伏以内。机械电位器电阻容量也比数字电位器大。然而我们只要稍加考虑就可以解决上述问题。 机械电位器受振动发生电阻飘移的时候会给设计造成问题。机械电位器的接触点因磨损，老化而造成电阻增大或失效，进而使机械电位器的性能无法预知。数字电位器则无因机械结构造成上述的问题，可以经上万次开关操作而依然保持一致。 数字电位器通常采用多晶硅或薄膜电阻材料，具有低噪声，高精度和优良的温度系数。 机械电位器和数字电位器尺寸大小比对如图二所示。
数字电位器芯片X9511的应用扩展 引言 数字电位器在我国还是近几年出现的新型器件，该器件一出现，就以其调节准确方便，使用寿命长，受物理环境影响小，性能稳定等特点，而被广大电子工程技术人员所接受。但数字电位器本身能够承受的电流和电压有限，因而需要扩展，同时在实际应用中，数字电位器的阻值范围及分辨率也需要扩展，本文介绍的扩展方案适用于各种信号的数字电位器。 数字电位器简介 数字电位器是可用数字信号控制电位器滑动端位置的新型器件，一般分按钮控制和串行信号控制两种，X9511就是X I C O R公司生产的理想按键式数字电位器，它内含31个串联电阻阵列和32个轴头。轴头位置由两个按键控制，并且可以被存储在一个E2P R O M存储器中，以供下一次通电时重新调用，并自动恢复轴头位置，X9511有1kΩ和10kΩ的X9511Z和X9511W两种规格。 X9511内部由计数器、存储器、译码器、模拟开关和电阻阵列等电路组成，其中计数器是5位可逆计数器，可用于对控制信号P U（或P D）进行加（或减）计数，计数器的计数值可以在A S E的控制下存储非易失性存储器中。计数器的数值经过32选1译码器译码后可用于控制模拟开关，32个模拟开关相当于电位器的32个轴头，电阻阵列由采
用集成电路工艺制作的31个串联一起的电阻构成，电阻两端分别连接模拟开关的一端，而模拟开关的另一端连接在一起构成数字电位器的滑动端（V W），译码器的输出端可控制模拟开关的通断，从而实现滑动轴头位置的变化。 X9511的计数器电路具有以下特点： ◆ 输入端具有内部上拉电阻和消除开关抖动的抗扰电路，当输入脉冲宽度小于40m s时，计数器将其视为干扰信号而不进行计数； ◆ P U和P D引脚可直接连接一个按钮开关到地，当按钮按下时，在P U或P D端产生一个负脉冲，使计数器进行加1（按P U键）或减1（按P D键）计数； ◆ 能将计数值存储在非易失性存储器E2P R O M中长期保存； ◆ 能在上电时自动将E2P R O M中的数据恢复到计数器中； ◆ 当计数器计数到最大值“31”时，P U按键失效，而计数到最小值“0”时，P D按键失效，从而避免循环计数，保证电位器调到最大位置时不会跳到零位，或从零位跳到最大位置。 ◆ 具有慢速和快速计数选择，当输入负脉冲宽度小于250m s时为慢速计数方式，此时按一下按键计数器将执行加1（或减1）操作，当脉冲宽度大于250m s时，计数器为快速（连续）计数方式，此时1秒钟以内，电路将以250m s的速率连续计数，若按键按下的时间大于1
有关数字电位器X9511-14几个应用问题的探讨 摘要:介绍按钮式数字电位器的防抖动和重复动作问题的一种解决方法，以及对数字电位器电压、电流、级数扩展问题的常见解决方法。 1 引言 数字电位器以其调节准确方便，使用寿命长，受物理环境影响小，性能稳定等特点，已被广大电子工程技术人员所认识。在数字电位器的家族中，X9511/14以其可用按钮直接控制的特点尤其受到青睐，本文欲针对应用开发人员对 X9511/14在按钮控制过程中所出现的防抖动、和重复动作问题以及数字电位器通常遇到的问题作一简要探讨。 2 数字电位器简介 数字电位器是可用数字信号控制电位器滑动端位置的新型器件。一般分按钮控制和串行信号控制两种，下面以美国XICOR公司非易失性按钮控制数字电位器 X9511为例简略介绍一下其原理。 X9511是数字电位器家族中的一种具有按钮控制，线性输出特点的产品，内部包含了31个电阻单元，32档输出滑动端，滑动端由输入到、引脚的负脉冲控制它向VH或VL端滑动。滑动端位置可以被存储在非易失性的存储器EEPROM中，使其上电后能够自动恢复到原来的位置。X9511的管脚见表1，基本应用如图1（图中为X9511/14掉电自动存储滑动端位置的接法）。 图1 X9511基本应用
3 数字电位器在应用中经常遇到的问题 数字电位器在我国还是近几年出现的新型器件，许多人在实际应用中对其不够了解，从而出现许多疑问，下面就经常出现的三个问题略作探讨。 按钮控制的数字电位器常出现按钮按下次数及输出值与预测值不符。数字电位器本身能够承受的电流和电压有限，需要扩展。 在实际应用中数字电位器的阻值范围及分辨率不够，需要扩展。 3.1 按钮控制数字电位器的防抖动和重复触发问题 上面的第一个问题所说按钮控制电位器的按键次数及输出值与预测不符，通常是其中某一档出现了重复触发动作，自然其按键次数和输出电位就会与预测值不符。出现这种现象的原因常是用了面包板做试验，或是使用了劣质按钮，造成接触不良，线路噪声加剧，或是人为按钮动作不规范引起。 美国XICOR公司提供的按钮式数字电位器的应用电路，直接用按钮来控制，就会有可能出现这些问题。X9511/14在其内部集成了40ms延时的去抖动电路， 要求输入控制信号抖动时间短，信号有效时间在40ms～250ms之间，且在此期间不能出现干扰电平。但是由于实际应用情况不可预测，无法避免输入信号的抖动而造成输出的重复动作（按钮时间超过250ms也会造成输出的重复动作），而这却是许多人所不愿看到的。 为了控制输入信号的抖动和噪声影响，在数字电位器的控制端加上触发器，如图2所示，试验结果使输出稳定性有了较为明显的提高，但仍要求按钮动作干脆利落，且线路无干扰，最终表现在输入信号干净无波动，否则不能避免重复触发。经过多次改进，图3电路则较好地解决了以上问题。在按钮与控制输入端之间，加上如图3所示由一片与非门电路构成的单稳电路，具有成本低，电路简单，可防止抖动，并不会使输出重复动作的特点。
数字电位器和数模转换器的区别 1 引言 利用数字输入控制微调模拟输出有两种选择：数字电位器和数/模转换器(DAC)，两者均采用数字输入控制模拟输出。通过数字电位器可以调整模拟电压;通过DAC 既可以调整电流，也可以调整电压。电位器有三个模拟连接端： 高端、抽头端(或模拟输出)和低端(见 DAC 和数字电位器存在一些明显区别，最明显的差异是DAC 通常包括 一个输出放大器/缓冲器，而数字电位器却没有。大部分数字电位器需要借助外部缓冲器驱动低阻负载。有些应用中，用户可以轻易地在DAC 和数字电位器 之间做出选择;而有些应用中两者都能满足需求。本文对DAC 和数字电位器进 行了比较，便于用户做出最恰当的选择。 2 数/模转换器 DAC 通常采用电阻串结构或R-2R 阶梯架构，使用电阻串时，DAC 输入控制着一组开关，这些开关通过匹配的一系列电阻对基准电压分压。对于R-2R 阶梯架构，通过切换每个电阻对正基准电压进行分压，从而产生受控电流。该 电流送入输出放大器，电压输出DAC 将此电流转换成电压输出，电流输出 DAC 则将R-2R 阶梯电流通过放大器缓冲后输出。如果选择DAC，还要考虑具体指标，如串口/并口、分辨率、输入通道数、电流/电压输出、成本等。对于 注重速度的系统，可以选用并行接口;如果注重成本和尺寸，则可选用3 线或2 线串口，这种器件引脚数较少，可显著降低成本，而且，有些3 线接口能达到26 MHz 的通信速率，2 线接口能够达到3.4 MHz 的速率。DAC 的另一个指标是分辨率，16 位或18 位DAC 可以提供微伏级控制。例如，一个18 位、2.5V 基准的DAC，每个LSB 对应于9.54μV，高分辨率对于工业控制(如机器人、
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。
数字电位器在DC-DC变换器中的应用 1 引言 数字电位器（DCP）是数控电阻大小的器件，数控的接口方式有直接按键方式、三线接口方式（选片线、方向线、脉冲线）、SPI接口方式和I2C接口方式。通常用于校准系统精度和控制系统参数的大小。 2 脉宽调制模式 早上20世纪60年代，电源的开关调节 首先应用在军用电源的设计中。它的优势在 于重量轻和效率高，可以控制均衡电量的加 载，就是控制均衡电压的供给，通过高速动 作的开关量的开和关来实现。如图1所示， 加载到电阻器上的平均电压Vo(avg)=(ton/T) ×Vi，这种控制方法就称为脉宽调制模式。 本文概述在二种类型DC-DC变换器中数字电位器的应用，包括如何调节反馈电阻来获得输出电压。 3 降压型DC-DC变换器 图2所示为降压型DC-DC变换器的 典型电路，当控制器IC感应到输出电压V o太低时，启动通道上的晶体管Q给电感 器L充电，同时也对电容器C充电，当输 出电压V0上升到一个预定值时，控制器 关闭通道上的晶体管Q，电感器L和电容 器C上获取的能量通过肖特基二极管构成 的回路自由释放，从电感器L到电容器C 进行有效的能量传输会消耗一部分能量，因此加载在负载上的电压有所下降。
以TI公司的TPS62000型电路为例，如图3所示，它是低噪声同步降压型DC-DC变换器，内部采用电流模式PWM控制器，工作频率典型值为750kHz。在关闭模式下，电流损耗可降低到1μA，非常适合于1节锂离子电池、2节到3节镍铬、镍氢电池或碱性电池。2节电池供电时，输出最大电流为200mA；3节电池供电时，输出最大电流为600mA。 TPS62000DGS的输出电压可调，通过调整反馈引脚FB的电压值来达到输出电压V0的变化，采用数字电位器来调节反馈引脚FB的电压。在图3中，H为数字电位器可调电阻器的高电压端，L为数字电位器可调电阻器的低电压端，W为数字电位器滑动电压输出端。输出电压的计算公式为V0=0.45V×(1+RH/RL),其中要求RH+RL≤1MΩ，每次调接的电阻值为1kΩ。3线接口可设计成单片机控制或按键直接控制（外扩逻辑电路），在减小数字电位器RL的阻值时，输出电压V0会增加。由于该器件是DC-DC降压器件，因此输出电压V0最大值为输入电压VI。 当数字电位器调节到RH=82kΩ,RL=18kΩ时，输出电压； Vo=0.45×(1+82kΩ/18kΩ)=2.5V； 当数字电位器调节到RH=85kΩ,RL=15kΩ时，输出电压 Vo=0.45V×(1+85kΩ×15/kΩ)=3.0V。
数字电位器与机械电位器技术性能大比拼 简介 自电子电路的早期阶段开始，电位器就得到了广泛的使用，使用它可方便地校正系统、调节放大器内的偏移电压或增益、调谐滤波器以及控制屏幕亮度等。机械电位器本身存在一些固有的局限性，比如：尺寸大小、机械磨损、游标污染、电阻漂移、对振动和湿度敏感以及布局缺乏灵活性，这一切都是由其物理结构所决定的。 数字电位器旨在解决所有上述问题，提供更高的可靠性和精度，电压毛刺更小。目前，只有在数字电位器不适用的环境中（比如：高温环境或大功率应用场合），才会使用机械电位器。 将两种技术进行对比是辨别系统最佳解决方案的最简单方法。 结构 机械电位器 机械电位器由一个很大的电阻元件组成，在外部通过两个端子相连接。电阻元件的形式多种多样，根据所采用的技术，其封装方法也不同。可以为单圈或多圈，或者简单的扁平型封装。 第三个端子也称为游标，它可在整个电阻元件上移动，来选择每个外部端子与游标之间的电阻大小。在游标和电阻元件之间存在着较小的接触电阻，通常称之为游标电阻（）。 图1. 机械电位器 数字电位器 数字电位器由一个电阻元件阵列组成，该阵列的终端通过两个端子（A和B）与外部相连。在两个无源电阻的结点处，有一个开关。这些开关通过与外部端子（称之为游标或W）结合的单个触点互相连接（）。 图2. 数字电位器 由于这些开关通过互补金属氧化物半导体（CMOS）加工工艺设计而成，因此允许电流以任意方向流动。这些开关由一个数字模块控制，并且一次只能接通一个开关。通过与机械电位器进行类比，寄生开关电阻也可称为游标电阻。 结构综述 机械电位器更容易受到物理环境变化（比如：振动、冲击和游标污染）的影响，这一切都是由其物理结构所决定的。而拥有整体结构的数字电位器，在所有上述情况下，都不会受到影响。 调节 机械电位器 从理论上来说，由于游标可在整个电阻上移动，因此，机械电位器可提供无限的分辨率；但是调节电阻时所形成的各物理因素（比如：螺丝刀压力或材料间的摩擦）会使精度下降，这样就会造成电阻的最终值准确度较低。
有关数字电位器几个应用问题的探讨 摘要:介绍按钮式数字电位器的防抖动和重复动作问题的一种解决方法，以及对数字电位器电压、电流、级数扩展问题的常见解决方法。 1 引言 数字电位器以其调节准确方便，使用寿命长，受物理环境影响小，性能稳定等特点，已被广大电子工程技术人员所认识。在数字电位器的家族中，X9511/14以其可用按钮直接控制的特点尤其受到青睐，本文欲针对应用开发人员对X9511/14在按钮控制过程中所出现的防抖动、和重复动作问题以及数字电位器通常遇到的问题作一简要探讨。 2 数字电位器简介 数字电位器是可用数字信号控制电位器滑动端位置的新型器件。一般分按钮控制和串行信号控制两种，下面以美国XICOR公司非易失性按钮控制数字电位器X9511为例简略介绍一下其原理。X9511是数字电位器家族中的一种具有按钮控制，线性输出特点的产品，内部包含了31个电阻单元，32档输出滑动端，滑动端由输入到、引脚的负脉冲控制它向VH或VL端滑动。滑动端位置可以被存储在非易失性的存储器EEPROM中，使其上电后能够自动恢复到原来的位置。X9511的管脚见表1，基本应用如图1（图中为X9511/14掉电自动存储滑动端位置的接法）。 图1 X9511基本应用
3 数字电位器在应用中经常遇到的问题 数字电位器在我国还是近几年出现的新型器件，许多人在实际应用中对其不够了解，从而出现许多疑问，下面就经常出现的三个问题略作探讨。 按钮控制的数字电位器常出现按钮按下次数及输出值与预测值不符。数字电位器本身能够承受的电流和电压有限，需要扩展。 在实际应用中数字电位器的阻值范围及分辨率不够，需要扩展。 3.1 按钮控制数字电位器的防抖动和重复触发问题 上面的第一个问题所说按钮控制电位器的按键次数及输出值与预测不符，通常是其中某一档出现了重复触发动作，自然其按键次数和输出电位就会与预测值不符。出现这种现象的原因常是用了面包板做试验，或是使用了劣质按钮，造成接触不良，线路噪声加剧，或是人为按钮动作不规范引起。 美国XICOR公司提供的按钮式数字电位器的应用电路，直接用按钮来控制，就会有可能出现这些问题。X9511/14在其内部集成了40ms延时的去抖动电路， 要求输入控制信号抖动时间短，信号有效时间在40ms～250ms之间，且在此期间不能出现干扰电平。但是由于实际应用情况不可预测，无法避免输入信号的抖动而造成输出的重复动作（按钮时间超过250ms也会造成输出的重复动作），而这却是许多人所不愿看到的。 为了控制输入信号的抖动和噪声影响，在数字电位器的控制端加上触发器，如图2所示，试验结果使输出稳定性有了较为明显的提高，但仍要求按钮动作干脆利落，且线路无干扰，最终表现在输入信号干净无波动，否则不能避免重复触发。 经过多次改进，图3电路则较好地决了以上问题。在按钮与控制输入端之间，加上如图3所示由一片与非门电路构成的单稳电路，具有成本低，电路简单，可防止抖动，并不会使输出重复动作的特点。
资深工程师对数字电位器的理解与应用 时间：2010-09-10 566次阅读【网友评论0条我要评论】收藏 数字电位器(DigitalPotenTIometer)亦称数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器(模拟电位器)的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路。数字电位器采用数控方式调节电阻值的，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小、寿命长等显著优点，可在许多领域取代机械电位器。 数字电位器一般带有总线接口，可通过单片机或逻辑电路进行编程。它适合构成各种可编程模拟器件，如可编程增益放大器、可编程滤波器、可编程线性稳压电源及音调／音量控制电路，真正实现了“把模拟器件放到总线上”(即单片机通过总线控制系统的模拟功能块)这一全新设计理念。 目前，数字电位器正在国内外迅速推广，并大量应用于检测仪器、PC、手机、家用电器、现代办公设备、工业控制、医疗设备等领域。 1 基本工作原理 由于数字电位器可代替机械式电位器，所以二者在原理上有相似之处。数字电位器属于集成化的三端可变电阻器件其等效电路，如图l所示。当数字电位器用作分压器时，其高端、低端、滑动端分别用VH、VL、VW表示；而用作可调电阻器时，分别用RH、RL和RW表示。 图2所示为数字电位器的内部简化电路，将n个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由MOS管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的每一个节点连接到滑动端。
数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存与恢复控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。利用串入、并出的加／减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加／减计数，计数器把累计的数据直接提供给译码电路控制开关阵列，同时也将数据传送给内部存储器保存。当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路的输出端只有一个有效，于是只选择一个MOS管导通。 数字控制部分的存储器是一种掉电不挥发存储器，当电路掉电后再次上电时，数字电位器中仍保存着原有的控制数据，其中间抽头到两端点之间的电阻值仍是上一次的调整结果。因此，数字电位器与机械式电位器的使用效果基本相同。但是由于开关的工作采用“先连接后断开”的方式，所以在输入计数有效期间，数字电位器的电阻值与期望值可能会有一定的差别，只有在调整结束后才能达到期望值。 从图2可以看出，数字电位器与机械式电位器有2个重要区别：1)调整过程中，数字电位器的电阻值不是连续变化的，而是在调整结束后才具有所希望的输出。这是因为数字电位器采用MOS管作为开关电路，并且采用“先开后关”的控制方法：2)数字电位器无法实现电阻的连续调整，而只能按数字电位器中电阻网络上的最小电阻值进行调整。 2 数字电位器的典型应用 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
数字电位器说明 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
数字电位器 ?数字电位器(DigitalPotentiometer)亦称数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器(模拟电位器)的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路。数字电位器采用数控方式调节电阻值的，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小、寿命长等显着优点，可在许多领域取代机械电位器。 数字电位器的特点 ?数字电位器的特点是:寿命长(因无机械触点)、工作可靠、性能稳定、耐振动、体积小，能和数字电路或单片机灵活地结合在一起。 数字电位器工作原理 ?由于数字电位器可代替机械式电位器，所以二者在原理上有相似之处。数字电位器属于集成化的三端可变电阻器件其等效电路，如图1所示。当数字电位器用作分压器时，其高端、低端、滑动端分别用VH、VL、VW表示；而用作可调电阻器时，分别用R H、RL和RW表示。 图2所示为数字电位器的内部简化电路，将n个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由MOS管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的每一个节点连接到滑动端。 数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存和恢复控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。利用串入、并出的加／减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加／减计数，计数器把累计的数据直接提供给译码电路控制开关阵列，同时也将数据传送给内部存储器保存。当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路的输出端只有一个有效，于是只选择一个MOS管导通。
1 ?Xicor, Inc. 1994, 1995 Patents Pending Characteristics subject to change without notice 3863-2.4 9/18/96 T2/C0/D0 SH DESCRIPTION The Xicor X9C102/103/104/503 is a solid state nonvola-tile potentiometer and is ideal for digitally controlled resistance trimming. The X9C102/103/104/503 is a resistor array composed of 99 resistive elements. Between each element and at either end are tap points accessible to the wiper element.The position of the wiper element is controlled by the CS ,U/D , and INC inputs. The position of the wiper can be stored in nonvolatile memory and then be recalled upon a subsequent power-up operation. The resolution of the X9C102/103/104/503 is equal to the maximum resistance value divided by 99. As an example, for the X9C503 (50K ?) each tap point repre-sents 505?. All Xicor nonvolatile memories are designed and tested for applications requiring extended endurance and data retention. FEATURES ?Compatible with X9102/103/104/503? Low Power CMOS —V CC = 5V —Active Current, 3mA Max —Standby Current, 500μA Max ?99 Resistive Elements —Temperature Compensated —± 20% End to End Resistance Range ? 100 Wiper Tap Points —Wiper Positioned via Three-Wire Interface —Similar to TTL Up/Down Counter —Wiper Position Stored in Nonvolatile Memory and Recalled on Power-Up ?100 Year Wiper Position Data Retention ?X9C102 = 1K ??X9C103 = 10K ??X9C503 = 50K ?? X9C104 = 100K ? E 2POT ? Nonvolatile Digital Potentiometer X9C102/103/104/503 E 2POT ? is a trademark of Xicor, Inc.3863 FHD F01 FUNCTIONAL DIAGRAM L W H V
数字电位器 ?数字电位器(Digital Potentiometer)亦称数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器(模拟电位器)的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路。数字电位器采用数控方式调节电阻值的，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小、寿命长等显着优点，可在许多领域取代机械电位器。 数字电位器的特点 ?数字电位器的特点是:寿命长(因无机械触点)、工作可靠、性能稳定、耐振动、体积小，能和数字电路或单片机灵活地结合在一起。 数字电位器工作原理 ?由于数字电位器可代替机械式电位器，所以二者在原理上有相似之处。数字电位器属于集成化的三端可变电阻器件其等效电路，如图1所示。当数字电位器用作分压器时，其高端、低端、滑动端分别用VH、VL、VW表示；而用作可调电阻器时，分别用RH、RL和RW表示。 图2所示为数字电位器的内部简化电路，将n个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由MOS管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的每一个节点连接到滑动端。
数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存和恢复控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。利用串入、并出的加／减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加／减计数，计数器把累计的数据直接提供给译码电路控制开关阵列，同时也将数据传送给内部存储器保存。当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路的输出端只有一个有效，于是只选择一个MOS管导通。 数字控制部分的存储器是一种掉电不挥发存储器，当电路掉电后再次上电时，数字电位器中仍保存着原有的控制数据，其中间抽头到两端点之间的电阻值仍是上一次的调整结果。 因此，数字电位器和机械式电位器的使用效果基本相同。但是由于开关的工作采用“先连接后断开”的方式，所以在输入计数有效期间，数字电位器的电阻值和期望值可能会有一定的差别，只有在调整结束后才能达到期望值。 从图2可以看出，数字电位器和机械式电位器有2个重要区别：1)调整过程中，数字电位器的电阻值不是连续变化的，而是在调整结束后才具有所希望的输出。这是因为数字电位器采用MOS管作为开关电路，并且采用“先开后关”的控制方法：2)数字电位器无法实现电阻的连续调整，而只能按数字电位器中电阻网络上的最小电阻值进行调整。 数字电位器和数模转换器的区别 1 引言
数字电位器(digipot)能够在各种应用中为模拟电路提供便利的电阻、电压和电流的数字控制与调节。该应用笔记介绍了数字电位器的基本功能，说明了如何改进数字电位器以提高系统的性能，简化设计，满足特殊应用的需求。 概述 数字电位器，或digipot，方便了模拟电路的电阻、电压以及电流的数字控制和调整。数字电位器通常用于电源校准、音量控制、亮度控制、增益调节以及光模块的偏置/调制电流调节。数字电位器除基本功能外，还提供许多其它功能，以增强系统性能，简化设计。这些功能包括：不同类型的非易失存储器、过零检测、去抖动按键接口、温度补偿和写保护。这些功能针对不同的应用而设计。 根据应用需求改进设计 数字电位器的应用范围很广，一些设计中可能需要外加器件，以满足对数字电位器的“精密调节”要求。例如，数字电位器的端到端电阻范围为10kΩ和200KΩ，而控制LED亮度时常常需要小电阻。解决这个问题的方案是DS3906，该芯片与105Ω的固定电阻并联使用，可提供70Ω至102Ω的等效电阻。这种配置下可以获得0.5Ω的步进调节，精确调节LED亮度。另一个解决方案是多通道数字电位器，如MAX5477或MAX5487，可以多个通道相互组合得到不同的调节电阻步长，达到数字电位器的分辨率要求。 有些情况可能需要更特殊的数字电位器功能，对于需要温度补偿的电压或电流调节，如光模块的光驱动器偏置，可以选择基于查找表的可变电阻。一些数字电位器集成了EEPROM (用于存储温度变化时的校准数据)和内部温度传感器(用于测量环境温度)。数字电位器按照测量温度在查找表中检索到对应的数值，调整可变电阻。基于温度查找表的数字电位器通常用来修正电路元件的非线性温度响应，如激光二极管或led/' target='_blank'>光电二极管;也可以根据应用需要，有意建立一个非线性电阻的温度响应。 非易失存储器是数字电位器中引入的比较常见的低成本功能电路，标准的基于EEPROM的非易失(NV)数字电位器在上电复位(POR)期间进入一个已知状态。EEPROM能够确保50,000次的重复写次数，相对于机械电位器，大大提高了系统的可靠性。一次性编程(OTP)数字电位器，如MAX5427/MAX5428/MAX5429，采用熔丝设置，永久保存默认的抽头位置。与基于EEPROM的数字电位器一样，POR后OTP数字电位器初始化到已知状态。然而，OTP数字电位器的POR状态一旦编程后不能重写。所以，OTP很适合工厂编程或产品校准。熔丝永久性地设置OTP数字电位器的POR 抽头位置，无需锁定抽头位置。有些OTP数字电位器的抽头在熔丝编程后可以调节;有些OTP数字电位器的抽头位置则被永久性地设置，得到一个精确的、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，使数字电位器接口呈高阻态，避免不恰当的抽头调整。EEPROM数字电位器的写保护功能还降低了功耗。 改进后的按键接口是传统接口(如SPI?、I?C、增/减和旋转控制)的补充。带有缓冲输出的数字电位器MAX5486使用了这种接口。这种经过去抖的按键接口基于按键按下的时间，用变化的速度控制抽头动作。按键接口不需要微控制器，降低了系统设计的复杂度。去抖动按键接口对于音量控制尤其重要。