资深工程师对数字电位器的理解与应用
电位器作用和用途工作原理
电位器作用和用途工作原理
电位器是一种能在电流、电压的变化过程中，通过改变它的电阻值而使输出电压发生变化的元件。
电位器的作用和用途很广泛，在音响设备中常常用到。
电位器按其结构分为两大类：一类是在轴上式（又称轴瓦式）电位器，它是靠机械传动使两轴瓦发生相对移动而改变电阻值；另一类是通过电子控制元件实现电位器的功能，这种电位器有电子控制元件来驱动。
在音响设备中常用的是后者，它由两片金属片组成，中间有一根金属丝穿过，另一端与有阻值变化的电位器座相连。
当输入信号电流通过阻值变化的电位器时，在金属丝上产生一定的电压，这些电压通过电阻丝传给两个金属片，从而使它们之间产生相对移动，改变了原来阻值；当输出信号电流发生变化时，这个相对移动的电压也随之发生变化。
在金属片两端产生一定电压形成稳定的电位差。
在这两个电位差中，一个是输入端（通常为直流电）的电压，另一个是输出端（通常为交流电）的电压。
当输入端与输出端之间产生一定电压差时，就会在金属片上产生电流。
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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％。
深入了解数字电位计,全面提升交流性能
深入了解数字电位计，全面提升交流性能
数字电位计（digiPOT）通常用于方便的调整传感器的交流或直流电压或电流输出、电源供电、或其他需要某种类型校准的器件，比如定时、频率、对比度、亮度、增益，以及失调调整。
数字设置几乎可以避免机械电位计相关的所有问题，比如物理尺寸、机械磨损、游标调定、电阻漂移，以及对振动、温度和湿度敏感等问题，还可以消除因使用螺丝刀导致的布局不灵活问题。
digiPOT有两种使用模式，即电位计模式或可变电阻器模式。
图1所示为电位计模式，此时有3个端子，信号通过A端和B端连接，W端（类似游标）则提供衰减的输出电压。
当数字比率控制输入为全零时，游标通常与B端连接。
图1.电位计模式
游标硬连线至任一端时，电位计就变成了简单的可变电阻器，如图。
数字电位器 负电压
数字电位器负电压数字电位器是一种常用的电气元件，它可以用来调节电路中的电压。
一般来说，数字电位器是由一个导电材料制成的，其电阻随着调节器旋钮的旋转而改变。
数字电位器有正电压和负电压两种类型，本文将专注于负电压数字电位器。
首先，我们先来了解一下电位器的基本原理。
电位器是由一个固定电阻和一个可调节电阻组成的。
可调节电阻通常是一个旋钮，我们可以通过旋转旋钮来改变电位器的电阻值。
当电位器与电路连接时，调节旋钮可以改变电路中的电流分布，从而改变电路中的电压。
在正电压数字电位器中，调节旋钮的旋转方向与所要调节的电压相同。
但在负电压数字电位器中，调节旋钮的旋转方向与所要调节的电压相反。
这是因为在负电压数字电位器中，旋钮旋转的方向与正电压数字电位器相反，这样可以产生负电压信号。
负电压数字电位器一般用于需要负电压输入的电路中，例如一些放大器电路。
这些电路需要一个负电压信号来确保正确的放大效果。
负电压数字电位器可以通过调节旋钮来生成所需的负电压信号，以满足电路对负电压输入的要求。
负电压数字电位器的使用方法与正电压数字电位器类似。
首先，我们需要确定所需的负电压范围。
然后，选择一个合适的负电压数字电位器，确保其电阻范围可以覆盖所需的负电压范围。
接下来，将该数字电位器与电路连接，并确保连接正确无误。
在使用负电压数字电位器时，我们需要根据实际需要调节旋钮来获取所需的负电压信号。
当旋钮旋转到最低位置时，负电压信号最小。
当旋钮旋转到最高位置时，负电压信号最大。
通过调节旋钮可以获得不同幅度的负电压信号，并将其输入到所需的电路中。
此外，我们还需要注意一些使用负电压数字电位器的注意事项。
首先，我们需要确保电路中的其他部件能够接受负电压信号，并且不会受到损坏。
其次，我们需要谨慎调节旋钮，防止负电压信号超出所需范围。
最后，我们需要定期检查负电压数字电位器的连接，确保其正常工作。
总之，负电压数字电位器是一种常用的电气元件，可以用来生成负电压信号。
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。
数字电位器ICDS1666资料应用
数字电位器是一种固态电位器，它与传统的模拟电位器的工作原理、结构、外形完全不同。
它取消了活动件，是一个半导体集成电路，其优点是没有噪声，有极长的工作寿命。
下面以ＤＳ１６６６为例介绍数字电位器的基本工作原理及应用。
图１是ＤＳ１６６６引脚排列，采用１４脚双列直插式封装，各脚功能如下：ＲＨ为电位器高端；ＲＬ为电位器低端；ＲＷ为电位器滑臂；Ｕ／Ｄ为电位器阻值升／降控制信号；ＩＮＣ为滑臂移动控制信号；ＣＳ为片选信号；ＶＣＣ为＋５Ｖ电源；ＧＮＤ为地；ＶＢ为０～５Ｖ（基片偏置电压）。
图２是ＤＳ１６６６内部结构框图，主要由电阻阵列Ｒ、１２８选１模拟开关Ｓ、滑臂位置译码器、７位计数器及起始滑臂位置设定器组成。
电阻阵列Ｒ由１２７个电阻构成串联的阵列，每个电阻的两端有引线，分别与相应的开关连接，它的高端为ＲＨ，低端为ＲＬ。
ＲＨ、ＲＬ是电位器两个工作端。
１２８选１模拟开关由７位二进制数字来控制（０００００００～１１１１１１１），使１２８个开关中有一个开关处于接通状态。
开关一端是连接在一起的，即是电位器的滑臂ＲＷ。
当７位二进制数字从最低位（０００００００）向最高位（１１１１１１１）变化时，滑臂位置亦从低到高变化了１２８个不同的位置。
滑臂位置译码器接收七位计数器送来的信号，将它变成相应的二进制信号用来控制滑臂的位置。
七位计数器是一种可预置的可逆计数器，它由ＣＳ，ＩＮＣ、Ｕ／Ｄ三个控制信号控制。
附表列出了其控制功能。
图３是ＤＳ１６６６典型应用电路，它作为一个可变的分压器，与固定增益的放大器连接，只要改变分压器的分压比，即可改变放大器的输出电压。
ＤＳ１６６６是比较简单的一种数字电位器，目前已有很多数字电位器开发出来。
例如，为防止掉电丢失电位器滑臂位置的信息则可用手动按钮控制的数字电位器ＤＳ１６６９，它有一个集成化按钮及内含ＥＥＰＲＯＭ，可记录滑臂位置；又如四通道数字电位器ＡＤ８４０３，可分别作四个电位器，有２５６个滑臂定位点，可用微处理器进行编程控制等等。
国产 数字 电位器 芯片
国产数字电位器芯片国产数字电位器芯片是一种用于调节电阻值的电子元件，具有数字控制和调节的功能。
它可以广泛应用于各种电子设备和系统中，如音频设备、通信设备、电源管理系统等。
本文将介绍国产数字电位器芯片的原理、特点以及应用领域。
一、国产数字电位器芯片的原理国产数字电位器芯片采用了先进的数字控制技术，通过数字输入信号控制电阻值的变化。
其内部结构由电阻网络和数字控制逻辑电路组成。
电阻网络由多个电阻单元串联或并联而成，通过控制逻辑电路对电阻单元的开关状态进行控制，从而实现电阻值的调节。
数字控制逻辑电路接收来自外部的数字输入信号，将其转换为控制信号，然后控制电阻单元的开关状态。
开关状态的改变会导致电阻值的变化，从而实现对电阻值的精确控制。
国产数字电位器芯片通常采用二进制编码方式进行控制，可以实现较高的分辨率和精度。
二、国产数字电位器芯片的特点1. 精确控制：国产数字电位器芯片具有较高的分辨率和精度，可以实现对电阻值的精确控制。
通过数字输入信号，可以实现微小电阻值的调节，满足不同应用的需求。
2. 可编程性：国产数字电位器芯片具有可编程性，可以通过编程或配置寄存器实现不同的电阻值和控制方式。
这使得它在不同的应用场景中具有更大的灵活性和适应性。
3. 低功耗：国产数字电位器芯片采用先进的低功耗技术，具有较低的功耗。
这使得它适用于一些对功耗要求较高的应用场景，如便携式设备和电池供电系统。
4. 高可靠性：国产数字电位器芯片具有良好的可靠性和稳定性，能够在各种环境条件下正常工作。
其内部采用了可靠的材料和工艺，经过严格的生产测试和质量控制，保证了产品的性能和可靠性。
三、国产数字电位器芯片的应用领域1. 音频设备：国产数字电位器芯片可以用于音频设备中的音量控制和音调调节。
通过数字控制，可以实现音频信号的精确调节，提高音频系统的性能和音质。
2. 通信设备：国产数字电位器芯片可以用于通信设备中的增益控制和衰减控制。
通过数字控制，可以实现信号的精确调节，提高通信系统的灵敏度和抗干扰能力。
数字电位器原理
所谓数字电位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，亦可称为数控可编程电阻器，其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，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。
那么其的工作原理是如何的?下面一起来看看：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1 数字电位器等效电路图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。
图2 数字电位器内部简化电路数字电位器的原理示意图如图3所示。
假定数字电位器为16抽头，步进量为660Ω,滑动端每移动一步，输出电阻就增加660Ω。
考虑到滑动端无论处于哪一位置，都接着一只模拟开关，该模拟开关的电阻值就是滑动端电阻，也是数字电位器的起始电阻。
现假定滑动端电阻为100Ω，当滑动端移动15步时就到达Rh端，此时Rw端与RL端之间的输出电阻应为100Ω+660Ωx15 =10kΩ。
图3 原理示意图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。
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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
原理是相似的，这里以三线加／减式接口的数字电位器X9313为例，介绍数字电位器的应用。
2．1 内部结构及工作原理
X9313为工业级的32抽头数控电位器，最大阻值为10kΩ，采用8引脚，有DIP、OIC、FSSOP3种封装。
X9313的内部功能框图，如图3所示。
它由输入部分、5位E2PROM、存储和调用电路、32选l译码器、由MOS场效应管构成的32路模拟开关、电阻阵列6部分组成。
其中输入部分是5位加／减计数器经过三线加／减式接口()与单片机相连，其工作像一个升／降计数器，输出经译码，控制接通某个电子开关，这样就把电阻阵列上的一个点连接到滑动输出端。
电阻阵列由32个等值的电阻和与之相配套的电子开关组成。
根据控制端的电平，计数器的内容还可以储存到非易失存储器中以便后续使用。
2个顶脚引线分别接VH和VL，中间抽头为VW。
为3个控制端，其中，为片选端，为低电平时，X9313被选中。
此时才能接收的信号。
在下降沿使计数器增或减1。
如果，滑动端向VH方向滑动，VW与VH之间的电阻减小一个阶值。
反之，如果，滑动端向VL方向滑动。
计数器输出译码后，经过32选1，使滑动端的位置沿电阻阵列移动。
当计数器达到某个极端(00000或11111)时，不会循环回复，从00000自动变成1111l，或从11111变成00000，也就是说当为高电平而也为高电平时，计数器的值存储到非易失存储器中，系统上电时，器件自动将非易失性存储器中的值送到计数器，作为计数器的输出。
2．2典型应用
2．2．1 手控调压电路
图4所示为。
将VH端接+5V，VL接地。
从VW端输出0～+5V的可调电压。
R1、R2为上拉电阻。
只要按动开关S1，输出电压就升高，每按一次电压升高0．05V，最高可达5V。
如果按住S2即为低电平，此时按S1则每按一次电压降低0．05V。
2．2．2 X9313与单片机的接口电路
这里以常用的AT89C2051单片机为例介绍数字电位器与单片机的接口电路。
电位器的3个控制端分别接AT89C2051的P1．7、P1．6和P1．5。
由R1、C1构成上电复位电路，C2、C3和石英晶体JT构成晶振电路。
因为单片机I／O端口内部已有上拉电阻，所以上电时上述控制端均为高电平，电位器处于待机状态，此时应用和上例相同。
相关程序代码如下：
上面的程序实现了使UD为高电平，此时给数字电位器发送50个脉冲，增大电阻使高低端之间电压为2．5V。
通过单片机传给数字电位器脉冲信号来控制数字电位器的大小，从而方便而精确地改变电阻值。
但是在实际应用中，要注意对数字电位器的误差进行分析和补偿。
3 结束语
数字电位器是一种颇具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。
其优点为：调节精度高；无噪声，工作寿命极长；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。
它广泛应用于仪器仪表、计算机及通信设备、家用电器、医疗保健产品、工业控制等领域。
任何需要用电阻来进行参数调整和控制的场合，都可使用数字电位器构成可编程模拟电路。
但是在实际使用中应特别注意数字电位器的电阻调整误差，由于不同应用场合时的误差影响因素有所不同。
因此在实际应用时，最好利用A／D转换电路对其进行精确测量，并采用单片机对其补偿。