數字電位器的應用

　　數字電位器介紹

　　簡單的說，數字電位器由數字輸入控制，產生一個模擬量的輸出。這個定義類似於數模轉換器(DAC)，所不同的是：DAC具有一個緩衝輸出，大多數數字電位器沒有輸出緩衝器，因而不能驅動低阻負載。依據數字電位器的不同，抽頭電流最大值可以從幾百微安到幾個毫安。因此，不論是普通電位器還是數字電位器，如果與低阻負載連接，都應保證在最惡劣的條件下，抽頭電流不超出所允許的IWIPER 範圍。所謂「最惡劣的條件」發生在抽頭電壓VW接近於端電壓VH，而且線路中沒有足夠限流電阻的情況下。有些應用中，抽頭流過較大的電流，這時應該考慮電流流經抽頭時產生的壓降，這個壓降會限制數字電位器的輸出動態範圍。

　　數字電位器的應用

　　數字電位器的應用非常廣泛，某些特定情況下可能需要增加元件以配合電路調整。例如，數字電位器的端到端電阻一般為10～200K ，而調整LED亮度時通常需要非常低的阻值。針對這個問題，可以選用DS3906。當DS3906外部並聯一個固定105 的電阻時，可以提供70～102 的等效電阻，這種結構能夠按照0.5 的步進值精確調節LED的亮度。

　　有些情況下還會需要特殊性能的數字電位器，例如對電壓或電流進行溫度補償，光纖模塊中對雷射驅動器偏置的調節就是一個典型範例(見圖1)，溫度補償數字電位器MAX1858內部帶有一個用EEPROM保存的查找表，校準值在查找表內按溫度順序排列。數字電位器內部的溫度傳感器對溫度進行檢測，然後根據檢測的溫度值從查找表裡得到對應的校準電阻。

　　

　　非易失性是數字電位器常見的一個附加功能。基於EEPROM 的非易失數字電位器在上電復位時可以保持在某個已知狀態。現有的EEPROM 技術可以很容易保證50000次的擦寫次數，相對於機械式電位器，非易失數字電位器的可靠性更高。一次性編程(OTP)數字電位器(如MAX5427-MAX5429)，可以在編程後永久保存預設的抽頭位置。與基於EEPROM的數字電位器一樣，上電復位後，OTP數字電位器初始化到已知狀態。但是一經編程，OTP數字電位器的上電復位狀態不能夠再更改。

　　數字電位器可以協助自動完成電源系統中電壓或電流的校準，或用於其他需要工廠校準的系統中。手工調節的機械電位器相對耗時較大，而且存在很大的人為誤差。而數字電位器的電調節方式則可以簡化生產流程，提高校準精度和可重複性。另外，數字電位器的數控方式便於實現遠程調試和校準，當系統需要對多個電壓或電流進行校準時，可選用DS3904/DS3905非易失數字電位器(見圖 2)， 利用一個小尺寸IC可以替代3個機械電位器。數字電位器也增加了電路板布線的靈活性，因為裝配和維護都不需要工程人員直接接觸器件。OTP或者EEPROM防寫特性在系統校準等典型應用中非常實用。

　　

　　DS4303不完全是一個數字電位器，它是一個基於採樣保持的電壓基準，具有簡單的單引腳數字控制接口和緊湊的空間，也可以在生產線上完成類似的校正功能(見圖3)。校準時，DS4303輸出電壓跟蹤加在輸入端的電壓，直到由控制輸入鎖定。鎖定之後不管輸入電壓如何變化，輸出鎖定都不會變化，直到重新編程或斷開電源。斷電後，最近一次鎖定的電壓值保存在EEPROM 中，每次上電時，輸出電壓回到設定值。

　　

　　數字電位器的一種新型接口是按鍵接口，進一步補充了傳統的串行接口(SPI、I2C、增/減控制等)。MAX5457就利用了這樣的按鍵接口，去抖動按鍵接口可以根據按鍵持續時間，形成不同的調整量，用來調整中心抽頭的位置。按鍵接口不需要微處理器，因此可以降低系統的複雜度。去抖動按鍵接口尤其適用於音量控制。

　　針對音頻應用的數字電位器經常有過零檢測電路。過零檢測電路可以減少當中心抽頭由一個位置調整到另一個位置時產生的聽得見的「咔嗒」聲。 工作時，在VL 大致接近 VH之前，過零檢測延遲中心抽頭的變動。許多過零檢測電路也可以有一個最大抽頭變動延遲時間以保證DC的應用和其他特殊應用要求。

　　小結

　　許多系統設計中仍然採用簡單的易失性數字電位器， 而針對特定應用的數字電位器和數字可變電阻提供了更多的功能。無論是代替機械電位器， 提高系統的可靠性或者提供寬溫度範圍的性能，消除系統微控制器，還是減少可以聽得見的「咔嗒」聲，數字電位器都可以體現它的應用價值。