用数字电位器替代机械电位器
新一代霍尔效应智能磁强计的研究

( 中国测试技术研究院 , 四川 成都 6 0 2 ) 10 1
摘
要: 智能磁强计是在设计上采用单片机 和数字电位器, 替代传统的机械电位器 的基础上 , 研发出 的一种基于霍尔
效应的新型智能化磁场强度测量仪 器。 从根本上解决机械 电位器因接触不 良而产生 的噪声 、 漂移等问题 。 实践证明 : 该仪器具有测量范围宽, 测量精度高 , 准常数调节和零点调节实现智能化 , 校 换能器更换方 便和使用简单等特点 , 且 具有较好 的线性度, 其测量误差均在 0 %以 内。 已取得 了较好的经济效益 , . 5 应用推广前景广阔。 关键词 : 霍尔效应 ; 磁强计 ; 数字 电位器 ; 自动词零 ; S 27 D 16
维普资讯
第 3 卷第 4期 3
20 0 7年 7月
中国测试技术
C I A ME S R ME T T C N L G HN A U E N E H O O Y
Vo .3 No4 13 .
J l.0 7 uy2 0
新一代霍尔效应 智能磁 强计 的研究
中图 分 类 号 :M9 61 3. I 文献 标 识 码 : A 文章 编 号 :6 2 4 8 ( 0 7 0 - 1 6 0 17- 94 2 0 ) 0 3 — 3 - 4
Re e r h o e i t l g n a n t e d m e e a e n h l e e t s a c f n w n el e t m g e c f l t r b s d o a l f c i i i
ajs n ad e ajs n, cnein e f t sue rpae n n es y s,go h ef ad dut t n zr dut t ovne c o r d cr e l met d ai ue od n a  ̄ n me o me n a c a l i
数字电位器的可变电压电源设计

I数字电位器的可变电压电源设计随着电子技术的不断发展,电子产品种类越来越齐全,电子设备的应用也越来越广泛,并且时刻与人们生活息息相关,任何电子设备都离不开可靠的稳定的电源,这些设备对电源的要求也越来越高,电子设备的小型化和低成本化是电源以轻、薄、小和高效率为发展方向的动力。
本文介绍了一种利用晶体管组成的滞留稳压电源,这种电源能够给电子设备提供稳定的电源,通过数字电位器调节使输出电压在3-15V,且在输出电压为15V时输出电流为500mA,由于串联型直流稳压电源可以输出大的电流和高的电压,又采用负反馈电路,能够克服由于负载变动而产生输出电压的变化,从而能够经常保持一定值的输出电压。
测试结果表明,所设计的可变电压电源在输出端可以输出3-9V的电压,并且是稳定的,各点的参数也符合要求,能够为电子设备提供稳定可靠的直流电压。
目录1 引言 (1)1.1 选题的目的及意义 (1)1.2 研究背景 (1)1.3 可变电压电源研究的现状 (1)2 数字电位器的特点及其工作原理 (3)2.1 数字电位器 (3)2.2数字电位器的特点 (4)2.3 数字电位器的工作原理 (5)3 数字电位器的应用技术及直流电压 (7)3.1 减小额定阻值误差和温度系数的影响 (7)3.2 通频带的选择 (8)3.3 大电流线性分压器 (8)3.4 输出正、负电压的分压器 (9)3.5控制信号波形畸变 (9)4 数字电位器可变电源电压设计 (10)4.1稳压电源的组成 (10)4.2电源的结构 (10)4.2.1选择输出晶体管 (11)4.2.2 误差放大器的设计 (11)4.2.3稳压工作用的电容器 (12)4.3电容滤波电路 (13)4.4测试方法 (13)结束语 (15)附录 (18)1 引言1.1 选题的目的及意义在这二十一世纪信息高速发展的时代,基于市场对设备集成化,微型化的要求,越来越需要用数字电位器代替机械电位器,以提高系统的可靠性和可控性。
机电一体化有关知识

摘要:数字电位器与机械式电位器相比具有许多优势,例如,具有更低的系统成本、能够改善系统的可靠性以及提高系统的灵活性等。
本文介绍了使用数字电位器的优、缺点,并对两者进行了性能对比。
机械式电位器(电位计)是可变电阻,长期用来调节系统的失调和增益、设置LCD的对比度电压、调节电源电压―这些只是众多应用中的少数几种。
目前,利用螺丝刀进行模拟调节的方式正逐步被淘汰,这种方式的成本较高,而且存在人为误差。
针对当前市场,用数字电位器替代机械式电位器将会为产品带来极大的竞争力。
数字电位器能够提高产品的可靠性,另外,由于消除了高成本、存在一定问题的手工调节,简化了生产流程。
可以很容易地降低产品成本,提高装配速度。
通常情况下,用数字电位器替代机械式电位器,可以得到完美的解决方案,但在考察系统是否适合这种升级时需要注意几个方面的问题。
分辨率机械式电位器的分辨率从理论上讲是无限的,但实际效果则取决于调节人员的熟练程度。
具体的熟练程度因人而异,不同时间也会得到不同结果,有时实际得到的分辨率会很低。
调节一个“1圈”的电位器时很容易产生抖动,而“10圈”的电位器则会减少抖动。
数字电位器无法提供无限的分辨率,但是,对以给定的应用,如果选择分辨率足够高的数字电位器,则可表现出近似连续的性能。
另外,数字电位器所提供的分辨率是经过指标测试的,非常可靠,而且是有保证的。
限制机械式电位器,滑动端连接在一个电阻元件上,当它沿着元件的长度移动时阻值发生变化。
为了确保设备可靠工作,滑动端在产品有效期内必须保持与电阻元件的良好接触。
机械式电位器在密封的封装内可以为滑动端提供良好的保护,但这无疑提高了产品的成本。
另外,这种机械式连接从本质上容易受振动、冲击、湿度和压力等因素的影响。
数字电位器能够提供高可靠性、高品质的解决方案。
当然,这种方案在实际应用中也会存在一定的限制。
数字电位器的抽头和端点受限于电源电压的摆幅,有些设计可能采用2.7V至5.5V电源供电,而有些设计则采用±15V供电。
数字可调电位器在自动化测试中的应用研究

v o l t a g e i f n e a d j u s t me n t c i r c u i t i s d e s i g n e d w i t h d i g i t a l a d j u s t a b l e p o t e n t i o m e t e r . Wi t h t h i s m e t h o d , t h e e q u i p m e n t c a n b e
Q I S h i - j u , WAN G S h u — h u
( T h e S e c o n d A r t i l l e r y E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y , X i ’ 吼 7 1 0 0 2 5 , C h i n a )
第2 2卷 第 6期
Vo 1 . 2 2 No . 6
电子设计 工程
El e c t r o n i c De s i g n Eng i n e e r i n g
2 0 1 4年 3月
Ma r .2 0l 4
数字可调 电位器在 自 动化测试 中的应用研 究
齐世举 .王 书湖
Ab s t r a c t : T o s o l v e t h e p r o b l e ms o f l o w p r e c i s i o n a n d s u s c e p t i b l e t o i n t e r f e r e n c e i n m e c h a n i c a l a d j u s t a b l e r e s i s t a n c e , t h e
数字电位器

何为数字电器
数字电位器主要有8种接口电路:
①按键式接口;②单线接口;
③I2C总线接口;④三线加/减式串行接口;
⑤二线加/减式串行接口;⑥SPI总线接口;
⑦Microwire总线接口;⑧二线并行接口。
市场现状
数字电位器是一种非常具有发展前景的新型 电子器件,在许多领域可取代传统的机械电位器 ,广泛用于仪器仪表、计算机及通信设备、家用 电器、医疗保健产业、工业控制领等域
典型应用举例: LCD背光 音量控制
研制目标
X9313是基于三线 加/减式接口的单路 32抽头非易失性数 字电位器
研制目标
Cmos工艺
CMOS工艺是在PMOS和NMOS工艺基础上发展起来的。CMOS 中的C表示“互补”,即将NMOS器件和PMOS器件同时制作在同一 硅衬底上,制作CMOS集成电路。CMOS集成电路具有功耗低、速度 快、抗干扰能力强、集成度高等众多优点。CMOS工艺目前已成为当 前大规模集成电路的主流工艺技术,绝大部分集成电路都是用CMOS 工艺制造的。 CMOS电路中既包含NMOS晶体管也包含PMOS晶体管,NMOS 晶体管是做在P型硅衬底上的,而PMOS晶体管是做在N型硅衬底上的, 要将两种晶体管都做在同一个硅衬底上,就需要在硅衬底上制作一块 反型区域,该区域被称为“阱”。根据阱的不同,CMOS工艺分为P 阱CMOS工艺、N阱CMOS工艺以及双阱CMOS工艺。其中N阱 CMOS工艺由于工艺简单、电路性能较P阱CMOS工艺更优,从而获 得广泛的应用 就是做coms器件的栅长,一般有.5工艺。.35工艺.18工艺等等 就是栅长500n,350n,180n的制作工艺。栅长越低说明器件越小, 技术越高。 现在intel已经小于28nm了。
模拟开关
数字电位器知识

数字电位器的应用(整理转摘)1用数字电位器替代机械式电位器数字电位器的写次数很容易达到50000次,而机械式电位器的调节次数一般只有几千次,甚至几百次。
目前市场上提供的数字电位器的分辨率在32级(5位)到256级(8位)甚至更高。
对于像LCD显示器对比度调节或其它动态范围要求不高的应用,设计时可以选用低分辨率、低成本的数字电位器。
而高分辨率的数字电位器则被广泛用于动态范围高达90dB的音频和Hi-Fi设备中。
数字电位器具有易失和非易失两种类型,非易失数字电位器与机械式电位器很相似,它们无论上电与否都可以保持电阻值设置,特别是MAX5427/MAX5428/MAX5429数字电位器,更具有独特的编程特性,每个器件带有一个一次性编程(OTP)存储器,能够在上电复位(POR)时将抽头位置设置在用户定义的数值,且抽头位置保持可调,但在上电时总是返回到所设置的位置。
另外,利用OTP功能也可以关闭接口操作,使抽头位置始终保持在所希望的地方。
这样,器件就像一个阻值固定的分压器,而不是电位器。
大多数数字电位器可以通过传统的I2C或SPI接口进行编程,有些器件则采用上/下脉冲计数调节方式。
采用数字电位器有很多优势,首先,这些电位器对灰尘、污垢和潮湿的环境不敏感,而这些因素对于机械式电位器来说则是致命的。
数字电位器几乎能够在任何电子系统中替代老式的机械电位器,而不仅仅是在音频产品,图1列出了数字电位器的几种典型应用。
2数字电位器在音频设备中的应用与机械式电位器相比,数字电位器的另一优势是可以直接安装在电路板的信号通道上,而不需要复杂、昂贵的机械与电控的整合方案。
数字电位器可提高电子噪声抑制能力,不存在机械电位器连线拾取的干扰信号。
传统的数字电位器只是简单地直接取代机械式电位器,它们具有相同的使用方法,因而无需做过多的说明。
然而,对于特殊用途的器件,(如低成本立体声音量控制),使用时可能会出现一些特殊问题。
数字电位器可以提供对数和线性变化函数,对数变化的数字电位器常用于Hi-Fi音频设备中的音量调节,可为具有非线性响应特性的人耳建立一个线性变化的音量控制。
理解和应用数字电位器

理解和应用数字电位器屈志磊【摘要】通过对数字电位器芯片研究和分析,同时结合低成本市场的需要,搭建硬件及软件平台,构建混合信号系统电路,从而扩展数字电位器的应用领域及范围。
描述了数字电位器工作原理、特点、分类及广泛应用,阐述了与机械电位器相比,数字电位器的优点,同时也描述了数字电位器AD5272内部电路结构,在此基础上进一步提出了对数字电位器AD5272应用电路系统的设计。
结果表明,在低成本的前提下,将数字电位器的性能及应用充分展示,同时验证了数字电位器更为经济实用。
%Through the research and analysis to the digital potentiometer chip,at the same time combine with the low-cost market needs,to build the hardware and software platform,to construct mixed-signal system circuit,and to expand the applications and scope of the digital potentiometer.In this paper,the author describes the general working principle,characteristics,classification and widely application of digital potentiometer;explains the advantages of digital potentiometer,which is compared with the mechanical potentiometer,but also depicts the typical internal circuit structure of digital potentiometer AD5272.Based on the further proposed application of the digital potentiometer,the circuit system of the AD5272 was designed.The results show that in the low-cost premise,the performance and application of the digital potentiometer has been fully demonstrated,and the more economical and practical of digital potentiometer has been verified.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)007【总页数】4页(P181-183,186)【关键词】数字电位器;机械电位器;单片机;AD5272【作者】屈志磊【作者单位】天津大学电子信息工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TN609数字电位器是采用CMOS工艺制成的数模混合信号处理集成电路,也称数控可编程电阻器。
基于数字电位器的多通道程控高压调节系统设计

模式输入 , 低电平有效 , 关断模式下所有 P 端与相应的 P W B端短接.
曲 信垂
乎学 自 科学 2 0 () 1 1 报: 然 版, 1, 5 :4 9 0 2 44
41 5
Junlo aj gUnvri f f r t nSineadT cnlg Naua cec dt n2 1 2( ):141 o ra fN ni iest o omai cec n ehooy: trlSineE io ,00, 5 4 4 9 n y h o i
联 电阻分压来实现 的 , 或者是通过传统 的手动 电位器来 实现分压 , 这种
通过一个带 串口调试 的图形化编程语 言
( B 界 面设 置数 据 来 控 制 , 应 用 程 序 V ) 其 采 用 面 向 硬 件 C 语 言 程 序 ( EL C) K I 和
V 编 写. B
输 出稳定高压 的模 块基本 不具有 自动调节 和程控 的功 能 , 要借 助数 需
多通道 的程控 高压任 意调 节. 了能够满 足利 用一个 单片机 来控 制输 为
出多个稳定高压 , 本文 以数字 电位 器 ( C 4 00 和单片机 ( T 9 5 ) M P21 ) A 8 S 2
中 图分 类 号 T 5 7 M 4 文献 标 志 码 A
为核心 , 以高压 电源 H -1215 B Z 2 .. C为 例 , 设计 了多通道 选择 和程控 电 路, 研制成 一种输 出电压稳定 、 调节方便 , 输入 具有通道 选择 、 显示 等功 能的多通 道程控 高压调 节系统 .
研究光电信号与信息处理.rxa@13Cf s.i o 6 .Ol
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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I²C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:
ΔR = R
× TC × ΔT/106
UNCOMP
其中:
是未经补偿的电阻值,
R
UNCOMP
TC为温度系数,
ΔT为温度变化量。
例如,一个阻值为20kΩ的数字电位器,如果绝对TC为35ppm,则在50°C温度变化范围内将会产生35Ω (0.2%)的阻值变化。
另外,20kΩ端到端电阻的初始值可能变化比较明显,变化范围可能在15kΩ至25kΩ。
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470Ω至780Ω。
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-40°C至+85°C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
(注:本资料素材和资料部分来自网络,仅供参考。
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