数字电位器

代替传统机械电位器的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路

数字电位器（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。数字电位器由数字输入控制，产生一个模拟量的输出。依据数字电位器的不同，抽头电流最大值可以从几百微安到几个毫安。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。

产品优点

数字电位器取消了电阻基片和电刷，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；用于自动控制系统可以实现对角度位置的精确测量，也可以利用输出反馈信号与角度变化成线性比例的特性，通过驱动转轴实现输出调节功能。

产品原理

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。

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。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。

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。

产品特性

◆采用传感器原理生产，具有良好的线性、精度和温度稳定性。

◆采用软件实现功能，可以根据使用要求变化进行定制。

◆工作方式为非接触，避免传统电位器的磨损，寿命长，可靠性高。

◆由于取消了传统电位器中的电刷基片，有效行程达到360°，实现无盲区测量。

◆输出信号类型多（0-5V/0-10V/4-20mA/串行数字信号输出），方便信号采集处理。

◆可以通过软件实现有效行程和输出信号的变化，满足各种特殊要求。

◆应用范围广，使用灵活。

与机械式电位器的主要区别

数字电位器与机械式电位器有两个重要区别：

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。

应用范围

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。例如：电冰箱、程控机、电源、功率表、自动检测设备、光纤网络、调节LCD显示屏、电压控制、取代机械式电位器、匹配线性阻抗、调节VCOM设置。

总结

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。

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