数字电位器X9511
数字电位器
数字电位器1. 简介数字电位器，也称为数字可变电阻器，是一种电子元件，可通过输入数字信号来控制电阻值的大小。
它是传统电位器的数字化版本，通过数字输入控制器（比如：微处理器、FPGA等）来调节电阻的数值。
数字电位器广泛应用于模拟电路、数字电路和通信系统等领域。
数字电位器的基本原理是通过调节开关阵列的开关通断情况来改变电阻的数值。
开关阵列通常由多个独立的开关组成，通过一个二进制编码的数字信号来选择需要通断的开关，从而改变电位器的电阻值。
2. 结构和工作原理数字电位器通常由以下几个主要部分组成：2.1 电阻元件电阻元件是数字电位器的核心部分，它决定了电位器的电阻范围和分辨率。
常见的电阻元件包括电阻网络、可调电阻等。
2.2 开关阵列开关阵列是用来控制电阻值的关键部分，它通常由多个开关组成。
每个开关可以独立地控制一个电阻单元的通断情况。
开关阵列的结构和排列方式会影响数字电位器的性能和特性。
2.3 数字编码器数字编码器用于将输入的数字信号转换为对应的开关控制信号。
常见的数字编码方式有二进制编码、格雷码等。
数字电位器的工作原理如下： 1. 输入数字信号经过数字编码器产生对应的开关控制信号。
2. 开关控制信号驱动开关阵列中的开关进行通断操作。
3. 根据开关阵列的通断情况，电阻元件的电阻值发生相应的改变。
4. 输出电路读取电位器的电阻值并进行相应的处理。
3. 应用数字电位器在电子工程领域有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：3.1 模拟电路中的电压和电流调节数字电位器可以通过改变其电阻值来调节模拟电路中的电压和电流大小。
通过精确控制数字输入信号，可以实现对电路参数的精确调节。
3.2 数字电路中的电压参考数字电路中常需要精确的电压参考值，数字电位器可以用作电压参考源。
通过调节电位器的电阻值，可以实现对电路中的电压参考值的调节和校准。
3.3 通信系统中的增益和衰减控制数字电位器可以用于调节通信系统中的信号增益和衰减。
数字电位器芯片X9511的应用扩展
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。
放大电路和滤波电路
2.3 发挥部分的设计与实现
第一级为精密运放 OP27 的实现 30 倍精确的前置放大， 第二级由数字电位器 X9511WP 和运放 OP07 构成，通过单片机输出高低电平来控制 30 倍的衰减到 30 倍的增益变化。 最终能够实现 0dB 到 60dB 步进可调， 并且误差能控制在 5%以内。
o ut p ut -H R A0 R A3
in p u t-L
+5 R A5 R A4 RC2
GND R A1 -5
图 5 MAX264 的原理图
滤波器计算： 只有工作于模式三可以同时实现低通和高通， 截止频率为 输入时钟频率为
f
c
,
f
CLK
，Q 取 1，根据以下公式计算
f
CLK
和N
f
低通时
CLK
RC5 RC6 PU Vcc PD ASE VH VL Vss Vw X9 51 1 1 2 3 4 OP27 A 8 7 6 5 1 2 3 4 OP27 A 8 7 6 5 VCC 1 0K
o utp ut
in p u3 放大电路原理图
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 个抽头。抽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 抽头位置的变化。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。数字电位器的使用不仅有利 MAX264 于降低总体方案 的成本， 提高生产流程的可靠性和稳定，而且能够利用软件可以实现系统的自动 调节、设置，使系统更加灵活、功能更广泛。 2.2.3 滤波电路的设计 MAX264 工作特性 由单片机输出高低电平来控制 MAX264 芯片构成程控滤波器。 MAX264 主要由两个独立的滤波单元、分频单元、ｆ逻辑单元，Ｑ逻辑单元及模 式设置单元等电路组成。MAX264 原理图如图 4 所示。
数字电位器作用
数字电位器作用
数字电位器是一种常见的电子元件，它在电路中起到调节电阻值的作用。
它可以通过调节旋钮或滑动杆来改变电阻值，从而控制电路中的电流或电压。
数字电位器的作用十分重要，它广泛应用于各种电子设备和系统中。
数字电位器可以用于控制音频设备的音量。
我们常常使用手机、电视、音响等设备来收听音乐或观看电影，而数字电位器正是控制这些设备音量的关键。
通过调节数字电位器，我们可以增大或减小音量，使音乐或影片的声音更适合我们的需求。
数字电位器还可以用于调节光亮度。
在一些电子产品中，比如电视、显示器、电子灯等，数字电位器可以控制光亮度的高低。
通过调节数字电位器，我们可以使屏幕的亮度更加明亮或更加柔和，以满足不同环境下的观看需求。
数字电位器还常用于控制温度。
在一些家用电器中，比如空调、加热器等，数字电位器可以调节设备的温度。
通过调节数字电位器，我们可以使室内温度升高或降低，以获得舒适的生活环境。
数字电位器还可以用于控制电子设备的频率。
在无线电通信领域，数字电位器可以通过调节频率来实现信号的调制和解调。
它在无线电收发器、调频电台等设备中起到了至关重要的作用。
数字电位器在电子设备和系统中发挥着重要的作用。
它可以用于调
节音量、光亮度、温度和频率等参数，以满足人们的各种需求。
无论是在家庭生活中还是在工业生产中，数字电位器都扮演着不可或缺的角色。
它的出现使得我们的生活更加便利，也推动了科技的发展和进步。
什么是电子电路中的数字电位器它们有什么作用
什么是电子电路中的数字电位器它们有什么作用在电子电路中，数字电位器是一种用于调节电路中电压或电流的元件。
它们被广泛应用于各种电子设备中，如通信设备、计算机和消费类电子产品。
数字电位器通过改变电阻值来调节电路的参数，从而实现电路的功能控制和调整。
数字电位器通常由一个调节旋钮和一组电子开关组成。
调节旋钮用于手动控制电位器的数值，而电子开关用于根据输入信号或电路需求自动调节电位器的数值。
这些开关可以实现数字信号的转换和控制，使得电路可以根据需要实现不同的功能。
数字电位器可以分为单通道和多通道两种类型。
单通道数字电位器只有一个可调节的输出通道，而多通道数字电位器则可以同时调节多个输出通道。
多通道数字电位器的应用范围更广，可以同时调节多个电路参数，提高电路的灵活性和功能性。
数字电位器在电子电路中有许多重要的作用。
以下是其中几个常见的应用：1. 电压调节：数字电位器可以用于调节电路中的电压，使得电路可以适应不同的电源电压或需求。
通过改变电位器的数值，可以调整电压引脚之间的电压差，从而实现对电路功能的控制。
2. 电流控制：数字电位器可以用于控制电路中的电流大小。
通过改变电位器的数值，可以调节电流引脚之间的电阻，从而改变电路中的电流流动。
这在一些需要对电流进行精确控制的应用中非常重要。
3. 信号选择：数字电位器可以用于选择不同的输入信号或输出信号。
通过改变电位器的数值，可以选择不同的输入通道或输出通道，从而实现对信号的选择和切换。
4. 数字转换：数字电位器可以用于将模拟信号转换为数字信号或数字信号转换为模拟信号。
通过改变电位器的数值，可以将输入信号转换为数字形式进行处理或将数字信号转换为模拟形式进行输出。
5. 参数调节：数字电位器可以用于调节电路中的各种参数，如频率、幅度、相位等。
通过改变电位器的数值，可以实现对电路参数的精确控制，从而满足不同的应用需求。
总之，数字电位器在电子电路中具有重要的作用。
它们通过调节电路的电压、电流和信号选择等功能，实现了电子设备的灵活性和可控性。
常用数字电位器
常用数字电位器
以下为常用数字电位器：
1. 10K(千欧)数字电位器 - 这是最常见的数字电位器，通常用于控制音量和亮度。
2. 100K数字电位器 - 这种数字电位器常用于控制输入信号的收益或放大。
3. 1K数字电位器 - 这种数字电位器通常用于控制微小电流或低电压信号的增益。
4. 50K数字电位器 - 这种数字电位器通常用于控制音频信号的EQ或频率响应。
5. 500K数字电位器 - 这种数字电位器通常用于控制高频响应或其他高增益应用。
6. 5K数字电位器 - 这种数字电位器通常用于控制低电压或低电流信号的增益。
7. 20K数字电位器 - 这种数字电位器通常用于控制音频和视频信号的增益或放大。
8. 2K数字电位器 - 这种数字电位器通常用于控制高电流的应用，如电机控制或电源调节。
9. 200K数字电位器 - 这种数字电位器通常用于控制高阻抗信号的放大或缩小。
10. 250K数字电位器 - 这种数字电位器通常用于控制音频响应和频率响应。
x9511_中文
±0.009
BASIC
参考
参考
笔记
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1, 3
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2, 3
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牧师L 2/01
Intersil公司所有产品的制造，组装和测试都采用ISO9000质量体系标准。
Intersil公司的质量CERTI网络阳离子可在/design/quality观看
机器型号
（每EIAJ ED- 4701方法C - 111）...................... 250V
模拟特性
电气特性
端至端阻值偏差...........................±20%
额定功率在+ 25°C
X9511W ................................................. 10mW
“不包括1.塑料或金属的0.010突起最大每一侧。
“不包括0.010 2.塑料引脚间的突起最高每边。
3.尺寸E和EA的测量与约束垂直于飞机座位的线索。
4.尺寸EB是测量不受约束的导线头。
5. 8和16引脚封装有一半最终引线，如图所示
小型封装系列（SO）
A
D
N
(N/2)+1
高x 45¡
A
E
E1
针＃1
内径MARK
交流工作特性（在推荐工作条件，除非另有规定）：
上电和掉电要求
在上电的时候没有顺序限制，与电压施加到电位器的引脚上电时
或断电状态。上电过程中，数据表参数DCP并不完全后申请到1毫秒
V
CC
达到其最终值。在V
CC
斜坡率规范是始终有效。
(整理)按钮控制数控电位器X9511及其应用
X9511系列包括X9511Z（最大电阻为1k）和X9511W（最大电阻为10k）两种，其内部包含有控制电路、5位二进制可逆计数器、32选1译码器、5位E2PROM存贮器以及电阻阵列，功能方框图如图1所示。电阻阵列包含31个电阻单元，在每个单元的两个端点都有可以被滑动单元访问的抽头点。对滑动单元抽头点位置的访问由PU、PD两个输入端所输入的数据经5位加/减计数器计数、32选1译码器译码后控制单接点的电子开关来实现。在滑动端改变抽头位置时工作在"先接通后断开"的方式。X9511的分辨率等于最大的电阻值被31除。例如X9511W的每个抽头间的阻值为10k/31=323。
由于U3和U4的数字输入端连在一起，并且滑动端位置相同，所以输出电阻将随着Vi改变，但这种情况下，即使Vi保持恒定，输出电阻也会在两个相邻状态之间连续转换，例如，如果电位器的端到端电阻为10kΩ，当滑动端电阻设置在5kΩ时，输出电阻将随时钟在5kΩ和5.3125kΩ之间转换，图6中，ASE引脚通过电阻R接+ 5V电源，平时为高电平，当按键k按下并释放以完成一次手动的滑动端位置存储后，电路会将当前的滑动端位置存储到E2PROM中以作为滑动端下一次上电时的初始位置。
在图2和图3中，ASE引脚将通过电阻R接到VCC电源，平时为高电平，当按键K3按下并释放后，电路将完成一次手动的滑动端位置存储，从而将当前的滑动端位置存储到E2PROM中以作为滑动端下一次上电时的初始位置。
数字电位器的级联扩展
◇数字电位器的串联级联
图4所示是将电位器W1、W2进行串联的连接电路，其中图4（a）是将W1滑动端与其一端短接，而将W2的滑动端作为输出，设W1滑动端将其分成的两部分分别为R1、R2、W2的滑动端将W2分为R3、R4两个部分，那么，若输入电压信号Ui，输出为Uo，则有：
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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。
图2 加防抖触发器
图3中按钮K未动作时，控制端一定为稳定的高电平，一旦按钮按下，A点电位经电容C1通过电阻R1放电，到74HC00的输入低电平门限值，B点即为逻辑高，同时通过F点控制E点电平（D点原为高电平）翻转为低，启动X9511动作，此时由于电容C2电位不会立即变化，使D点保持原高电平不变，电容C2通过R2放电，经过一个暂态时间后到达门电路低电平门限值，使E点恢复高电平。
之后无论按钮是否保持按下（使D点保持低），还是放开（F点为低），E点都将保持高电平状态。
在暂态期间，E点低电平被锁定，即使电路在A点产生较强的电平抖动，也不会对输出有任何影响。
由于电路在暂态时间内对噪声具有的屏蔽作用，而控制端低电平时
图3 加防抖单稳态电路
间超过250ms，X9511/14的输出将会有连续跳变。
因此可以将R2值调整到使暂态时间控制在X9511不重复动作时间尽量长些的范围内（例如暂态时间可以在150ms～220ms之间），以屏蔽掉此期间可能有的噪声干扰。
R2、C2的值可按暂态时间T的公式得到。
T=(R2+R0)·C2·Ln[(Vol－Voh) / (Vol－Vth)]
式中R0为74HC00的输出电阻；
Vol为74HC00的低电平输出电压；
Voh为74HC00的高电平输出电压；
Vth为74HC00的高电平翻转门限电压。
此电路经反复验证效果良好，X9511之前控制线长可达200米。
实际上此时的数字电位器可以是接口控制的其他型号，而不限制为按钮控制的
X9511/14了。
（R2电阻值可以调整到该型号器件输入脉宽允许时间）
另一个可靠的解决办法是采用廉价的微处理器，如GMS97C1051来作为数字电位器的控制，按钮信号送到MCU，利用软件去抖，同时还可用LED显示控制动作，并能完成较复杂的多路混合控制。
缺点是会使开发周期加长。
3.2 数字电位器端点电流、电压的扩展
目前所有的数字电位器的端点能够承受的电流都不会很大，只有1～3mA。
能承受的电压也不高，－5V～+5V，或是0～15V之间。
图4、图5是XICOR公司提供的两种扩展方案，适用于各种型号的数字电位器。
图4 输出端电流扩大的一个例子
图5 输出端电压增大的一个例子
3.3 利用数字电位器的级联扩展分辨率和阻值范围
（1）数字电位器的串联级联
如图6（a），将电位器W1、W2串联，W1滑动端与其一端短接，W2的滑动端作为输出。
W1的滑动端将其分为两部分，设为R1，R2，而W2的滑动端将W2分为R3，R4两个部分。
设输入电压信号Ui,输出为Uo，则：作为可变电阻器时，如图6（b），阻值为：R0=R1+R3
若原W1、W2抽头数分别为P1、P2，则串联后的抽头数为P1+P2－1。
此时控制按钮数目也相应增加，同时阻值范围相应增大。
（2）数字电位器的并联级联
用并联级联可以更大范围地将分辨率提高，若有两只数字电位器并联级联如图７（a），则其输出为：
作可变电阻时,如图７（b），阻值为：R0 = （R2·R3）/（R2 + R3）在实际应用中，可将W1作为粗调，W2作
图6 串联级联
图７并联级联
为微调使用。
设W1抽头数为P1，W2抽头数为P2，如图7级联后其调整级数为（P1－１）·P2。
将三个X9511电位器如图8串并连接时，将有31744个不同的输出。
对于其他数字电位器，有（P1－1）·P2·P3个不同的输出，其中P1，P2，P3分别为W1，W2，W3的抽头数。
图8（a）输出为：作可变电阻如图8（b）接法其阻值为：
R0 = R1 +（R2 + R5）// R3 + R6 此种情况更适于配合微处理器做运算后控制输
图８串并级联
出。
注意在并联级联过程中电位器所承受的电流电压必须控制在允许范围内，同时要注意此时的输出已不呈线性。
对以上算式的补充说明：在微处理器接口控制应用中，数字电位器并不限于
X9511/14。
在控制运算过程中，若W1抽头数为P1，可设调整步为N1，（N1∈[0，P1－１]），例如X9511的P1为3２，N1∈[0，31]，则：
R1=W1·[N1/（P1－1）]
R2=W1·[（P1－N1－1）/（P1－1）]
计算出调整变量N１可控制输出变量和阻值，在此不作详述。
了解了数字电位器的使用特性后，会发现数字电位器在一些电路中会有许多新奇的应用，而灵活运用的基础就是对数字电位器基本使用技巧的了解。