数字电位器常见问题及应用经验总结

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数字电位器

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。

数字电位器常见问题及应用经验总结

数字电位器常见问题及应用经验总结

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。

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。

?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。

数字电路常见故障类型与检测方法及技巧分析

数字电路常见故障类型与检测方法及技巧分析

数字电路常见故障类型与检测方法及技巧分析数字电路是由许多逻辑门组成的,通常用来处理数字信号。

它们被广泛应用于计算机、通信和微电子等领域。

然而,数字电路经常会出现各种故障,这些故障会影响其正常工作。

本文将讨论数字电路常见故障类型、检测方法和技巧。

数字电路常见故障类型1. 电源问题:常常是由于不合适的电源供应导致数字电路故障。

例如,电压不足、电流丢失、电源由于高频噪声而不稳定。

2. 元器件问题:开关、传感器等元器件可能会在使用时受损,例如接触不良、短路、断路等问题。

3. 芯片损坏:由于电压过高或过低、高温或极度寒冷、剧烈振动等原因,芯片可能受到损坏。

4. 程序问题:由于编程错误或软件故障,数字电路可能无法正确运行。

例如,逻辑错误或算法故障。

数字电路检测方法1. 使用脉冲信号。

通过输入脉冲信号,并在输出端使用示波器来检测电路是否能够正确地将输入信号转换为输出信号。

可以使用选通器或开关来控制输入信号。

2. 使用数字信号发生器。

将数字信号发生器连接到输入端,并使用示波器检测在输出端是否存在正确的信号。

与脉冲信号相比,数字信号发生器提供了更丰富的信号实验。

3. 使用逻辑分析仪。

逻辑分析仪可以同时监控多个刺激信号,并显示输出是否正确,这种方法特别适用于复杂的数字电路。

数字电路检测技巧1. 理解数字电路的基本原理。

熟悉数字电路的模块组成和其基本的功能块,以便更容易分析错误。

2. 使用示波器。

示波器可以用于检测电路的输入和输出信号。

正确使用示波器可以帮助识别问题的根源。

3. 逐步测试。

如果出现故障,尝试逐个排除每个单元,并在处理完一个单元之后再将其连接到其余数字电路中,以避免将错误传递给其他单元。

4. 观察端口状态。

使用LED等指示灯来监测输出端口的活动,以确定电路是否将其输入正确地转换为输出。

确定端口状态时,应进行一个小部分的测试并逐步扩大范围。

结论总体而言,要保证数字电路的正常运行,我们需要熟悉数字电路的基本原理,并使用合适的检测方法和技巧来检查任何故障。

数字电位器的优化设计及应用研究的开题报告

数字电位器的优化设计及应用研究的开题报告

数字电位器的优化设计及应用研究的开题报告一、选题的背景和意义数字电位器是一种常用的模拟电路元件,广泛应用于电子电路中。

随着电子产品的快速发展,数字电位器的应用也越来越广泛。

数字电位器不仅能够用于创新电路设计,还可用于自动控制、运动控制、医疗设备、通信设备等领域,其应用范围广泛,发挥着越来越重要的作用。

但是,数字电位器的设计及应用存在一些问题,如精度不高、稳定性差、响应速度慢等,这些问题影响着数字电位器的应用效果。

因此,对数字电位器进行优化设计及应用研究具有重要意义。

二、研究内容和研究方法1. 研究内容:(1)数字电位器的基本原理及分类。

(2)数字电位器的工作原理及电路结构设计。

(3)数字电位器的优化设计方法及其实现过程。

(4)数字电位器在实际应用中的应用技术及应用实例。

2. 研究方法:(1)文献资料法:通过收集和整理相关文献、图书、期刊等资料,了解数字电位器的研究进展、应用以及存在的问题。

(2)实验研究法:通过搭建数字电位器实验平台,对数字电位器的性能指标进行测试和分析,探究数字电位器的工作原理及优化设计思路。

(3)数学建模法:通过建立数字电位器的数学模型,对数字电位器进行建模和仿真,分析数字电位器的性能和优化设计方案。

三、预期研究成果和意义1. 预期研究成果:(1)掌握数字电位器的基本原理和分类。

(2)研究数字电位器的优化设计方法,设计出性能更优的数字电位器。

(3)分析数字电位器在实际应用中的应用技术及应用实例。

2. 研究意义:(1)提高数字电位器性能,满足不同应用场合的需求。

(2)丰富数字电位器应用领域,推动数字电位器技术的发展。

(3)为数字电位器的研究提供新的思路和方法。

数字电位器报告

数字电位器报告

自动检测技术(课外报告)一、数字电位器的介绍数字电位器也称为数控电位器,是一种用数字信号控制其阻值改变的器件(集成电路)。

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。

二、数字电位器的特点总的来说,数字电位器与机械式电位器相比,具有可程控改变阻值、耐震动、噪声小、寿命长、抗环境污染等重要优点,因而,已在自动检测与控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等许多重要领域得到成功应用。

但是,数字电位器额定阻值误差大、温度系数大、通频带较窄、滑动端允许电流小(一般1~3mA)等,这在很大程度上限制了它的应用。

数字电位器取消了活动件,是一个半导体集成电路。

其优点为:调节精度高;没有噪声,有极长的工作寿命;无机械磨损;数据可读写;具有配置寄存器及数据寄存器;多电平量存储功能,特别适用于音频系统;易于软件控制;体积小,易于装配。

它适用于家族影院系统,音频环绕控制,音响功放和有线电视设备等。

具体地说:(1)数字电位器是一种步进可调电阻。

其输入为数字量,输出为模拟量,是一种特殊的数/模转换器(DAC)。

但其输出量并非电压或电流,而是电阻值或电阻比率,故亦称之为电阻式数/模转换器(RDAC)。

(2)分辨率与内部RDAC的位数有关,RDAC的位数愈多,分辨率愈高。

分辨率、抽头数与RDAC位数的对应关系见表9-1-1。

数字电位器内部单元电阻的个数等于抽头数减去1。

分辨率、抽头数与RDAC位数的对应关系RDAC的位数 4 5 6 7 8 9 10 抽头数24=16 25=32 26=64 27=128 28=256 29=512 210=1024 单元电阻的个数15 31 63 127 255 511 1023 分辨率/(%) 6.7 3.2 1.6 0.79 0.39 0.196 0.098采用4位RDAC的分辨率仅为6.7%,而采用10位RDAC的分辨率达到0.098%。

数字电位器应用实例

数字电位器应用实例

数字电位器应用实例数字电位器是一种常见的电子元件,广泛应用于各种电子设备中。

它通过改变电阻器的阻值来调节电路中的电压或电流,具有精密调节、稳定性好等特点。

下面将介绍几个数字电位器的应用实例,以展示其在不同领域中的作用。

首先,数字电位器在音频调节中起着重要的作用。

比如在音响系统中,数字电位器可以用于调节音量大小。

用户只需要转动数字电位器,就能够改变电路中的电阻值,从而改变声音的音量大小。

这使得用户可以方便地根据自己的需求来调整音量,提高音响系统的使用体验。

其次,数字电位器还可以用于调节光的亮度。

在LED照明系统中,数字电位器可以用来调节LED灯的亮度。

通过改变数字电位器的电阻值,可以控制LED灯的电流大小,从而改变亮度。

这种调节方式比传统的调光开关更加精确,可以满足不同场合对照明亮度的要求。

此外,数字电位器还可以用于电子设备的校准和调试。

比如在温度传感器中,数字电位器可以用来校准温度测量的准确性。

通过调节数字电位器的电阻值,可以模拟不同的温度值,并与实际测量值进行对比,以判断温度传感器是否工作正常。

这种方式可以提高温度测量的精度和可靠性。

另外,数字电位器还可以应用于电子设备的电源管理中。

比如在电池充电管理系统中,数字电位器可以用来调节电流大小,以实现对电池的充电和放电控制。

通过调节数字电位器的阻值,可以调整电路中的电压和电流,从而实现对电池的有效管理,延长电池的使用寿命。

总之,数字电位器作为一种重要的电子元件,在各个领域中有着广泛的应用。

无论是在音频调节、光控调节、设备校准还是电源管理等方面,数字电位器都发挥着重要的作用。

通过了解数字电位器的原理和应用场景,我们可以更好地理解其作用,并在实际应用中灵活运用,实现更好的控制和调节效果。

希望本文对读者有所启发,引发对数字电位器应用的更多思考和研究。

电位测量和电路故障的处理体会与总结

电位测量和电路故障的处理体会与总结

电位测量和电路故障的处理体会与总结1、概述实践表明,一个电子装置,即使按照设计的电路参数进行安装,往往也难于达到预期的效果。

这是因为人们在设计时,不可能周全地考虑各种复杂的客观因素(如元件值的误差、器件参数的分散性、分布参数的影响等),必须通过安装后的测试和调整,来发现和纠正设计方案的不足,然后采取措施加以改进,使装置达到预定的技术指标。

因此,调试电子电路的技能对从事电子技术及其相关领域工作的人员来说,是不应缺少的。

调试的常用仪器有:稳压电源、万用表、示波器、频谱分析仪和信号发生器等。

电子电路调试包括测试和调整两个方面。

调试的意义有二:一是通过调试使电子电路达到规定的指标;二是通过调试发现设计中存在的缺陷并予以纠正。

2、电子电路调试的一般步骤传统中医看病讲究“望、闻、问、切”,其实调试电路也是如此。

首先“望”,即观察电路板的焊接如何,成熟的电子产品一般都是焊接出的问题;第二“闻”,呵呵,这个不是说先把电路板闻下,而是说通电后听电路板是否有异常响动,不该叫的叫了,该叫的不叫;第三“问”,如果是自己第一次调试,不是自己设计的要问电源是多少?别人是否调过?有什么问题?第四“切”,元器件有没焊全、芯片焊接是否正确、不易观察的焊点是否焊好?一般调试前做好这几步就可发现不少问题。

根据电子电路的复杂程度,调试可分步进行:对于较简单系统,调试步骤是:电源调试→单板调试→联调。

对于较复杂的系统,调试步骤是:电源调试→单板调试→分机调试→主机调试→联调。

由此可明确三点:(1)不论简单系统还是复杂系统,调试都是从电源开始入手的;(2)调试方法一般是先局部(单元电路)后整体,先静态后动态;(3)一般要经过测量→调整→再测量→再调整的反复过程;对于复杂的电子系统,调试也是一个“系统集成”的过程。

在单元电路调试完成的基础上,可进行系统联调。

例如数据采集系统和控制系统,一般由模拟电路、数字电路和微处理器电路构成,调试时常把这3部分电路分开调试,分别达到设计指标后,再加进接口电路进行联调。

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

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。

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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。

数字电位器另一个显著优点是可编程性,它可以象EEPROM一样电压编程来调节电阻,可以取代电压跟随器,还可以象数模转换器一样来控制或设置电压电流。

数字电位器的主要参数特性如下图所示。

在使用数字电位器来设置电压时,如需限定电压输出范围,只需在数字电位器的供电回路上串联电阻即可。

下图给出将输出电压范围从0到15V改变成6+/-1V,其中只需增加电阻R1和R3。

用电位器来调整放大器增益的电路得到广泛应用,如液晶显示(LCD)中的对比度调节,传感器校准和数字多媒体播放等。

机械电位器因工艺原因,端到端的电阻误差行业标准是+/-20%。

当电阻值偏大时,电路分辩率降低。

当电阻值偏小时,电路调节范围缩小。

如下图所示。

此20%误差带来的增益波动,在开环应用中因无补偿控制将会引起严重的后果。

数字电位器可以将通道电阻的匹配精度做到1%,从而有效解决了电阻误差带来的增益波动问题。

在数字音频应用中,数字电位器大量取代了机械电位器是因为数字电位器具有高可靠性,数字控制,易于在线性和对数性间转换和更好的稳定性。

这其中的工程挑战有:音频信号电压范围应在电路供电范围内,即不能高于Vdd也不能低于Vss。

上电顺序为:首先是电源地和正负电源,然后是数字信号,最后是数字电位器的内置ESD的A,W,B端口。

电位器端到端电阻误差问题。

可以将电位器在电路中接成电阻分压式,这样电位器的输出取决于游标的位置而与电阻误差无关。

如下图所示。

上电时电位器游标值问题。

对于机械电位器,只要不改变游标位置,断电再复电后,游标值保持不变。

对于数字电位器情况则不一样。

有的数字电位器内置EEPROM,将游标值记录下来,复电后游标值保持不变。

有的数字电位器复电后将游标自动设为中值。

有的数字电位器在复电后将游标随机设值。

这需要使用者仔细查阅相关规格书,不可一概而论。

上电噪声问题。

音频电路在上电或电路切换瞬间,容易因电压突变而在喇叭中发出“砰蓬”声,对音质而言是一种噪音。

有的数字电位器内置过零点电路,使音频电路上电或电路切换发生在电压过零点处,从而避免电压突变,消除了“砰蓬”声。

音量调节均匀性问题。

人耳对音频实际上是呈对数性反应而非线性。

绝大部分机械电位器按线性设计,这样在调节音量大小时,声音强弱并不均匀增加或减少。

数字电位器可按对数性即按dB设计,这样无需额外的电路设计而解决音量调节均匀性问题。

数字电位器还可以应用在数字滤波器电路中。

下图为Analog Devices 公司给出的电路图和计算公式。

需要特别注意的是数字电位器本身的带宽限制跟游标值的设定有关,详情请查阅厂家的应用手册。

数字电位器并不能完全取代机械电位器,原因有数字电位器输入电压必须在Vdd和Vss间的限定,电流的限定(如@1K=5.5mA@10K=0.55mA,详情请查datasheet),上电顺序的要求,上电初始化,EEPROM电可擦写存储器的考虑,数字接口的考虑和电阻值不能做得太大,在跟踪输入信号来调整增益时需考虑响应时间等。

结论:数字电位器较机械电位器最大缺点是目前还不能处理高电压大电流,但有非常多其它的优点可以使电子工程师开发更多新功能,降低成本。

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。

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。

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