數(shù)字可編程電位計揭密

很多電子系統(tǒng)設計都要求某種形式的系統(tǒng)內(nèi)調節(jié)，要么是生產(chǎn)期間的一次性(one off)校準，要么是日常工作期間改變某個參數(shù)。這種功能非常重要，應用示例繁多，諸如微調胎壓監(jiān)測器的傳感器靈敏度、改變音頻放大器的增益控制、調整游戲機的動作控制，以及對電源設備進行最終調節(jié)，等等。

過去使用的是(基于某種類型的旋轉或線性調節(jié)原理的)傳統(tǒng)機械式電位計，但它們的應用日趨比微。而數(shù)字電位計變得越來越有競爭力且更易于使用，故正逐步在寬廣的工業(yè)領域中替代機械式電位計。

數(shù)字可編程電位計市場已有跡象顯示，未來幾年間將經(jīng)歷可觀的增長，背后包含幾項關鍵因素，其中包括消費電子產(chǎn)品更高控制等級的需求、汽車應用中傳感器應用增多(要求進行精確的校準)等。

數(shù)字可編程電位計器件的基本原理
數(shù)字可編程電位計是一種混合信號器件，由不同模擬及數(shù)字電路部分構成。三端電位計位于模擬部分。數(shù)字部分與模擬部分相輔相成，包含所需的不同編程接口、寄存器及控制元件。數(shù)字部分將模擬部分與系統(tǒng)設計的其他部分相連。數(shù)字電位計的基本功能與機械式電位計相同。三個端子中有兩個端子與電阻的兩端接觸，而第三個端子(即電阻觸點wiper)可連接電阻長度范圍內(nèi)的不同點，從而能夠設定所要求的電阻值。將數(shù)字電位計方法與機械式電位計區(qū)分開來的就是控制電阻觸點的方式。機械式電位計以物理方式移動電阻觸點的連接，而數(shù)字電位計通過串行總線或數(shù)字控制線路來以電氣方式完成。

圖1 機械式電位計與數(shù)字電位計基本的工作原理差別

數(shù)字可編程電位計的優(yōu)勢
機械式電位計并不是特別方便，因為它們需要手動調節(jié)電阻觸點位置。由于需要手動，容易日久損耗，縮短集成了它們的系統(tǒng)的工作壽命。

相對而言，數(shù)字電位計已被證明是更強固的方案，提供更高的可靠性及更長的工作壽命，遭受沖擊/震動時易于恢復，更適合用于嚴格的環(huán)境中。數(shù)字可編程電位計的尺寸也較小，使其更適合便攜應用。這些器件能夠使用新式接口(如I2C或SPI同步串行總線)，更易于集成到系統(tǒng)之中，這樣就能夠直接以微控制器(MCU)來控制它們。此外，它們也不易受到干擾效應的影響。

由于它們配合在產(chǎn)品開發(fā)時采用平臺策略，它們要求的工程負擔更小，大幅加快上市。此外，數(shù)字方法支持在設計中納入溫度傳感器，從而能夠調節(jié)電位計的精度，補償極熱或極冷條件。

在制造/校準流程，它們允許更便利的自動調節(jié)，不需要人為干預，并兼容貼片機，這些因素顯著降低了生產(chǎn)總成本。數(shù)字可編程電位計的電阻觸點位置可以存儲在單獨的易失性(EEPROM)存儲器中，或者集成在電位計本身中的非易失性存儲器中，使得前面的設置信息不會丟失，在它再次往回調節(jié)時系統(tǒng)恢復這些設置。