数字电位器与控制

数字电子电路课程设计：数字电位器与控制

一、实验目的

根据时序图和真值表设计按钮控制数字电位器控制电路：

1基本要求：按住控制键，数字电位器阻值连续变化。

2扩展要求：可使用Protues等软件进行仿真设计。

3扩展电路要求：按住控制键，数字电位器阻值连续变化且变化速度递增/递减。

二、实验仪器

74LS132 2输入端与非门

NE555

X9C103 数字电位器

二极管，电容，电阻，开关等

三、实验原理

（1）、X9C103一般说明

X9C103 E2POT TM非易失性数控电位器,端电压±5V,100个抽头

X9C13是固态非易失性电位器,把它用做数字控制的微调电阻器是理想的..

X9C13是一个包含有99个电阻单元的电阻阵列.在每个单元之间和二个端点都有可以被滑动单元访问的抽头点.滑动单元的位置CS,U/D和INC三个输入端控制.滑动端的位置可以被贮存在一个非易失性存贮器中,因而在下一次上电工作时可以被重新调用. X9C103的分辨率等于最大的电阻值被99除.例如X9C503(50千欧)的每个抽头间的阻值为505欧母.

所有的Xicor非易失性存贮器都设计成并经过测试能够用于持久的保存数据的应用场合. 特点：

*低功耗CMOS

——ＶＣＣ＝３Ｖ至５.５Ｖ

——工作电流最大３mＡ

——等待电流最大５００µA

*99个电阻单元

——有温度补偿

——±２０％端点到端点阻值范围

*１００个滑抽头点

——滑动端的位置取决于三线接口

——类似于ＴＴＬ升／降计数器

——滑动端位置贮存于非易失性存贮器中。可在上电时重新调用*滑动端位置数据可保存１００年

*Ｘ９Ｃ１０３==10KΩ

数控电位器控制时序图如下：

CS

INC

U/D

图1.1引脚配置及引脚说明引脚配置如图1.1所示。

的3只分压电阻决定，为固定的2U CC /3。如果对UC 端另加一个随时变化的电压，那么这个参考电压就不再是固定的2U CC /3，而是一个随外加电压变化的参考电压。

在多种多谐振荡器中，5脚总是通过一只电容接地的，其目的是防止外界杂波的干扰使5脚电压发生变化，以使其保持一个稳定的2U CC /3。而在压控振荡器电路中，5脚则是用来加入控制电压的。当对5脚加上不同的控制电压后，两个比较器的参考电压就发生了变化，555电路的阀值电压和触发电压就跟着发生变化，整个振荡电路的振荡频率也就随之发生了变化。

]

5[在555电路的实验过程中，它有一个接通电压U T+和一个断开电压U T-，它们分别

是U T+=2U CC /3和U T-=U CC /3。这一工作特性是当U CT =0时的情况。在这一情况下，振荡电路的输出脉冲频率可按公式

C

R R C R R T f B A B A )2(443.1)2(7.011+=+==

式① 计算。

当UC 端加上某一控制电压后，例如加上低于2U CC /3的电压时，电路的阀值电压U TH （即U T+）跟着发生变化，使U TH 变为U CT ，U TR 变为U CT /2。由于新的阀值电压比原来的阀值电压要低，所以电容C 充电到新的阀值电压所需的时间比原来需要的时间要短。而电容C 的放电时间是和U T+与U T-的比值有关的，虽然新的阀值电压低了，但他们的比值不变，所以放电时间不变。这样，就使得新的输出波形的脉冲周期t 1和T 变短了，也就是振荡频率变快了。曲线如图3

]

6[所示。

U O

U U U U T+'（U CT ）

T-'（1/2U CT ）

图3、输出波形的周期

根据上述分析指导，如果在控制端UC 上加上高于2U CC /3的电压，则输出波形的脉冲周期t 1和T 要变长，对应的振荡频率就会变低。

综上所述，当对UC 端加上低于2U CC /3的控制电压后，会使输出脉冲的周期t 1和T 变短，振荡频率加快；反之，当对UC 断加上了高于2U CC /3的控制电压后，会使输出脉冲的周期t 1和T 变长，振荡频率变低。压控振荡器就是根据这一原理工作的。在具体的实用电路中，加在5脚的控制电压有各种各样的形式，随着电路在不同的应用处所而不同。

四、 实验步骤

1、电路设计介绍：

这个电路是由压控振荡器和数字电位器两个原件的原理得来的。首先，用NE555组成一个可以提供稳定方波信号的压控振荡器，如下图

这个稳定的方波信号（INC1'）输入数字电位器变成了一个可变的电阻，再把这个可变电阻接入一个新的压控振荡器中。因为C

R R C R R T f B A B A )2(443.1)2(7.011+=+==

，所以通过改变电阻，使得产生的方波信号频率发生改变。从而得到一个可控频率的方波信号（INC2'）。如下图

然后通过两个与非门和一些逻辑关系实现用开关控制两个数字电位器的CS'和U/D'，从而控制Vw的变化。

下面是实验效果图：

减小按钮一直按动的仿真波形图（由上到下分别为INC2'，INC1'，Vw）

增加按钮一直按动的仿真波形图（由上到下分别为INC2'，INC1'，Vw）

2、焊接

这次焊接是我第一次焊接，开始的时候并不熟悉焊接的方法，所以出现了虚焊的现象，不过通过不断的练习和尝试，焊接逐渐熟练起来，用的时间越来越少，学会不少焊接的方法。这次试验亲身完整体验了一下焊电路板的过程。在焊接过程中，也做了一些小创新使得焊接变得更为轻松。不过总体来说焊接还算顺利。

五、实验小结

通过这次设计实验，我们亲身体验了一把完整的制作电路板过程，从查询资料了解新器件的功能到设计自己的电路图，再到自己焊接电路，这个过程让我学会了很多东西，我不进学会了如何利用各种资源查询器件功能，也更深入的了解到了此次试验所用的所有器件的功能和使用方法，而且还学会了如何焊接自己设计的电路，总而言之，这次实验我受益匪浅啊！