數(shù)字可編程電位計(jì)揭密

很多電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)都要求某種形式的系統(tǒng)內(nèi)調(diào)節(jié)，要么是生產(chǎn)期間的一次性(one off)校準(zhǔn)，要么是日常工作期間改變某個(gè)參數(shù)。這種功能非常重要，應(yīng)用示例繁多，諸如微調(diào)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(diào)整游戲機(jī)的動作控制，以及對電源設(shè)備進(jìn)行最終調(diào)節(jié)，等等。

過去使用的是(基于某種類型的旋轉(zhuǎn)或線性調(diào)節(jié)原理的)傳統(tǒng)機(jī)械式電位計(jì)，但它們的應(yīng)用日趨比微。而數(shù)字電位計(jì)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(lǐng)域中替代機(jī)械式電位計(jì)。

數(shù)字可編程電位計(jì)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(xiàng)關(guān)鍵因素，其中包括消費(fèi)電子產(chǎn)品更高控制等級的需求、汽車應(yīng)用中傳感器應(yīng)用增多(要求進(jìn)行精確的校準(zhǔn))等。

數(shù)字可編程電位計(jì)器件的基本原理
數(shù)字可編程電位計(jì)是一種混合信號器件，由不同模擬及數(shù)字電路部分構(gòu)成。三端電位計(jì)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(shè)計(jì)的其他部分相連。數(shù)字電位計(jì)的基本功能與機(jī)械式電位計(jì)相同。三個(gè)端子中有兩個(gè)端子與電阻的兩端接觸，而第三個(gè)端子(即電阻觸點(diǎn)wiper)可連接電阻長度范圍內(nèi)的不同點(diǎn)，從而能夠設(shè)定所要求的電阻值。將數(shù)字電位計(jì)方法與機(jī)械式電位計(jì)區(qū)分開來的就是控制電阻觸點(diǎn)的方式。機(jī)械式電位計(jì)以物理方式移動電阻觸點(diǎn)的連接，而數(shù)字電位計(jì)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(jī)械式電位計(jì)與數(shù)字電位計(jì)基本的工作原理差別

數(shù)字可編程電位計(jì)的優(yōu)勢
機(jī)械式電位計(jì)并不是特別方便，因?yàn)樗鼈冃枰謩诱{(diào)節(jié)電阻觸點(diǎn)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(jì)已被證明是更強(qiáng)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(shí)易于恢復(fù)，更適合用于嚴(yán)格的環(huán)境中。數(shù)字可編程電位計(jì)的尺寸也較小，使其更適合便攜應(yīng)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(yīng)的影響。

由于它們配合在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)采用平臺策略，它們要求的工程負(fù)擔(dān)更小，大幅加快上市。此外，數(shù)字方法支持在設(shè)計(jì)中納入溫度傳感器，從而能夠調(diào)節(jié)電位計(jì)的精度，補(bǔ)償極熱或極冷條件。

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