用数字电位器替代机械电位器
新一代霍尔效应智能磁强计的研究
（ 中国测试技术研究院 ， 四川 成都 ６ ０ ２ ） １０ １
摘
要： 智能磁强计是在设计上采用单片机 和数字电位器， 替代传统的机械电位器 的基础上 ， 研发出 的一种基于霍尔
效应的新型智能化磁场强度测量仪 器。 从根本上解决机械 电位器因接触不 良而产生 的噪声 、 漂移等问题 。 实践证明 ： 该仪器具有测量范围宽， 测量精度高 ， 准常数调节和零点调节实现智能化 ， 校 换能器更换方 便和使用简单等特点 ， 且 具有较好 的线性度， 其测量误差均在 ０ ％以 内。 已取得 了较好的经济效益 ， ． ５ 应用推广前景广阔。 关键词 ： 霍尔效应 ； 磁强计 ； 数字 电位器 ； 自动词零 ； Ｓ ２７ Ｄ １６
维普资讯
第 ３ 卷第 ４期 ３
２０ ０ ７年 ７月
中国测试技术
Ｃ Ｉ Ａ ＭＥ Ｓ Ｒ ＭＥ Ｔ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ ＨＮ Ａ Ｕ Ｅ Ｎ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ
Ｖｏ ．３ Ｎｏ４ １３ ．
Ｊ ｌ．０ ７ ｕｙ２ ０
新一代霍尔效应 智能磁 强计 的研究
中图 分 类 号 ：Ｍ９ ６１ ３． Ｉ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ２ ４ ８ （ ０ ７ ０ － １ ６ ０ １７－ ９４ ２ ０ ） ０ ３ — ３ － ４
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ｉ ｔ ｌ ｇ ｎ ａ ｎ ｔ ｅ ｄ ｍ ｅ ｅ ａ ｅ ｎ ｈ ｌ ｅ ｅ ｔ ｓ ａ ｃ ｆ ｎ ｗ ｎ ｅｌ ｅ ｔ ｍ ｇ ｅ ｃ ｆ ｌ ｔ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ｌ ｆ ｃ ｉ ｉ ｉ
ａｊｓ ｎ ａｄ ｅ ａｊｓ ｎ， ｃｎｅｉｎ ｅ ｆ ｔ ｓｕｅ ｒｐａｅ ｎ ｎ ｅｓ ｙ ｓ，ｇｏ ｈ ｅｆ ａｄ ｄｕｔ ｔ ｎ ｚｒ ｄｕｔ ｔ ｏｖｎｅ ｃ ｏ ｒ ｄ ｃｒ ｅ ｌ ｍｅｔ ｄ ａｉ ｕｅ ｏｄ ｎ ａ ￣ ｎ ｍｅ ｏ ｍｅ ｎ ａ ｃ ａ ｌ ｉ
数字电位器的可变电压电源设计
I数字电位器的可变电压电源设计随着电子技术的不断发展，电子产品种类越来越齐全，电子设备的应用也越来越广泛，并且时刻与人们生活息息相关，任何电子设备都离不开可靠的稳定的电源，这些设备对电源的要求也越来越高，电子设备的小型化和低成本化是电源以轻、薄、小和高效率为发展方向的动力。
本文介绍了一种利用晶体管组成的滞留稳压电源，这种电源能够给电子设备提供稳定的电源，通过数字电位器调节使输出电压在3-15V，且在输出电压为15V时输出电流为500mA,由于串联型直流稳压电源可以输出大的电流和高的电压，又采用负反馈电路，能够克服由于负载变动而产生输出电压的变化，从而能够经常保持一定值的输出电压。
测试结果表明，所设计的可变电压电源在输出端可以输出3-9V的电压，并且是稳定的，各点的参数也符合要求，能够为电子设备提供稳定可靠的直流电压。
目录1 引言 (1)1.1 选题的目的及意义 (1)1.2 研究背景 (1)1.3 可变电压电源研究的现状 (1)2 数字电位器的特点及其工作原理 (3)2.1 数字电位器 (3)2.2数字电位器的特点 (4)2.3 数字电位器的工作原理 (5)3 数字电位器的应用技术及直流电压 (7)3.1 减小额定阻值误差和温度系数的影响 (7)3.2 通频带的选择 (8)3.3 大电流线性分压器 (8)3.4 输出正、负电压的分压器 (9)3.5控制信号波形畸变 (9)4 数字电位器可变电源电压设计 (10)4.1稳压电源的组成 (10)4.2电源的结构 (10)4.2.1选择输出晶体管 (11)4.2.2 误差放大器的设计 (11)4.2.3稳压工作用的电容器 (12)4.3电容滤波电路 (13)4.4测试方法 (13)结束语 (15)附录 (18)1 引言1.1 选题的目的及意义在这二十一世纪信息高速发展的时代，基于市场对设备集成化，微型化的要求，越来越需要用数字电位器代替机械电位器，以提高系统的可靠性和可控性。
机电一体化有关知识
摘要：数字电位器与机械式电位器相比具有许多优势，例如，具有更低的系统成本、能够改善系统的可靠性以及提高系统的灵活性等。
本文介绍了使用数字电位器的优、缺点，并对两者进行了性能对比。
机械式电位器(电位计)是可变电阻，长期用来调节系统的失调和增益、设置LCD的对比度电压、调节电源电压―这些只是众多应用中的少数几种。
目前，利用螺丝刀进行模拟调节的方式正逐步被淘汰，这种方式的成本较高，而且存在人为误差。
针对当前市场，用数字电位器替代机械式电位器将会为产品带来极大的竞争力。
数字电位器能够提高产品的可靠性，另外，由于消除了高成本、存在一定问题的手工调节，简化了生产流程。
可以很容易地降低产品成本，提高装配速度。
通常情况下，用数字电位器替代机械式电位器，可以得到完美的解决方案，但在考察系统是否适合这种升级时需要注意几个方面的问题。
分辨率机械式电位器的分辨率从理论上讲是无限的，但实际效果则取决于调节人员的熟练程度。
具体的熟练程度因人而异，不同时间也会得到不同结果，有时实际得到的分辨率会很低。
调节一个“1圈”的电位器时很容易产生抖动，而“10圈”的电位器则会减少抖动。
数字电位器无法提供无限的分辨率，但是，对以给定的应用，如果选择分辨率足够高的数字电位器，则可表现出近似连续的性能。
另外，数字电位器所提供的分辨率是经过指标测试的，非常可靠，而且是有保证的。
限制机械式电位器，滑动端连接在一个电阻元件上，当它沿着元件的长度移动时阻值发生变化。
为了确保设备可靠工作，滑动端在产品有效期内必须保持与电阻元件的良好接触。
机械式电位器在密封的封装内可以为滑动端提供良好的保护，但这无疑提高了产品的成本。
另外，这种机械式连接从本质上容易受振动、冲击、湿度和压力等因素的影响。
数字电位器能够提供高可靠性、高品质的解决方案。
当然，这种方案在实际应用中也会存在一定的限制。
数字电位器的抽头和端点受限于电源电压的摆幅，有些设计可能采用2.7V至5.5V电源供电，而有些设计则采用±15V供电。
数字可调电位器在自动化测试中的应用研究
ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｆ ｎ ｅ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ． Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ｔ ｈ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ
Ｑ Ｉ Ｓ ｈ ｉ － ｊ ｕ ， ＷＡＮ Ｇ Ｓ ｈ ｕ — ｈ ｕ
（ Ｔ ｈ ｅ Ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ Ａ ｒ ｔ ｉ ｌ ｌ ｅ ｒ ｙ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｘ ｉ ’ 吼 ７ １ ０ ０ ２ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第２ ２卷 第 ６期
Ｖｏ １ ． ２ ２ Ｎｏ ． ６
电子设计 工程
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０ １ ４年 ３月
Ｍａ ｒ ．２ ０ｌ ４
数字可调 电位器在 自 动化测试 中的应用研 究
齐世举 ．王 书湖
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｓ ｃ ｅ ｐ ｔ ｉ ｂ ｌ ｅ ｔ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ， ｔ ｈ ｅ
数字电位器
何为数字电器
数字电位器主要有8种接口电路：
①按键式接口；②单线接口；
③I2C总线接口；④三线加/减式串行接口；
⑤二线加/减式串行接口；⑥SPI总线接口；
⑦Microwire总线接口；⑧二线并行接口。
市场现状
数字电位器是一种非常具有发展前景的新型 电子器件，在许多领域可取代传统的机械电位器 ，广泛用于仪器仪表、计算机及通信设备、家用 电器、医疗保健产业、工业控制领等域
典型应用举例： LCD背光 音量控制
研制目标
X9313是基于三线 加/减式接口的单路 32抽头非易失性数 字电位器
研制目标
Cmos工艺
CMOS工艺是在PMOS和NMOS工艺基础上发展起来的。CMOS 中的C表示“互补”，即将NMOS器件和PMOS器件同时制作在同一 硅衬底上，制作CMOS集成电路。CMOS集成电路具有功耗低、速度 快、抗干扰能力强、集成度高等众多优点。CMOS工艺目前已成为当 前大规模集成电路的主流工艺技术，绝大部分集成电路都是用CMOS 工艺制造的。 CMOS电路中既包含NMOS晶体管也包含PMOS晶体管，NMOS 晶体管是做在P型硅衬底上的，而PMOS晶体管是做在N型硅衬底上的， 要将两种晶体管都做在同一个硅衬底上，就需要在硅衬底上制作一块 反型区域，该区域被称为“阱”。根据阱的不同，CMOS工艺分为P 阱CMOS工艺、N阱CMOS工艺以及双阱CMOS工艺。其中N阱 CMOS工艺由于工艺简单、电路性能较P阱CMOS工艺更优，从而获 得广泛的应用 就是做coms器件的栅长，一般有.5工艺。.35工艺.18工艺等等 就是栅长500n，350n，180n的制作工艺。栅长越低说明器件越小， 技术越高。 现在intel已经小于28nm了。
模拟开关
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。
理解和应用数字电位器
理解和应用数字电位器屈志磊【摘要】通过对数字电位器芯片研究和分析,同时结合低成本市场的需要,搭建硬件及软件平台,构建混合信号系统电路,从而扩展数字电位器的应用领域及范围。
描述了数字电位器工作原理、特点、分类及广泛应用,阐述了与机械电位器相比,数字电位器的优点,同时也描述了数字电位器AD5272内部电路结构,在此基础上进一步提出了对数字电位器AD5272应用电路系统的设计。
结果表明,在低成本的前提下,将数字电位器的性能及应用充分展示,同时验证了数字电位器更为经济实用。
%Through the research and analysis to the digital potentiometer chip,at the same time combine with the low-cost market needs,to build the hardware and software platform,to construct mixed-signal system circuit,and to expand the applications and scope of the digital potentiometer.In this paper,the author describes the general working principle,characteristics,classification and widely application of digital potentiometer;explains the advantages of digital potentiometer,which is compared with the mechanical potentiometer,but also depicts the typical internal circuit structure of digital potentiometer AD5272.Based on the further proposed application of the digital potentiometer,the circuit system of the AD5272 was designed.The results show that in the low-cost premise,the performance and application of the digital potentiometer has been fully demonstrated,and the more economical and practical of digital potentiometer has been verified.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)007【总页数】4页(P181-183,186)【关键词】数字电位器;机械电位器;单片机;AD5272【作者】屈志磊【作者单位】天津大学电子信息工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TN609数字电位器是采用CMOS工艺制成的数模混合信号处理集成电路，也称数控可编程电阻器。
基于数字电位器的多通道程控高压调节系统设计
模式输入 ， 低电平有效 ， 关断模式下所有 Ｐ 端与相应的 Ｐ Ｗ Ｂ端短接．
曲 信垂
乎学 自 科学 ２ ０ （） １ １ 报： 然 版， １， ５ ：４ ９ ０ ２ ４４
４１ ５
Ｊｕｎｌｏ ａｊ ｇＵｎｖｒｉ ｆ ｆ ｒ ｔ ｎＳｉｎｅａｄＴ ｃｎｌｇ Ｎａｕａ ｃｅｃ ｄｔ ｎ２ １ ２（ ）：１４１ ｏ ｒａ ｆＮ ｎｉ ｉｅｓｔ ｏ ｏｍａｉ ｃｅｃ ｎ ｅｈｏｏｙ： ｔｒｌＳｉｎｅＥ ｉｏ ，００， ５ ４ ４ ９ ｎ ｙ ｈ ｏ ｉ
联 电阻分压来实现 的 ， 或者是通过传统 的手动 电位器来 实现分压 ， 这种
通过一个带 串口调试 的图形化编程语 言
（ Ｂ 界 面设 置数 据 来 控 制 ， 应 用 程 序 Ｖ ） 其 采 用 面 向 硬 件 Ｃ 语 言 程 序 （ ＥＬ Ｃ） Ｋ Ｉ 和
Ｖ 编 写． Ｂ
输 出稳定高压 的模 块基本 不具有 自动调节 和程控 的功 能 ， 要借 助数 需
多通道 的程控 高压任 意调 节． 了能够满 足利 用一个 单片机 来控 制输 为
出多个稳定高压 ， 本文 以数字 电位 器 （ Ｃ ４ ００ 和单片机 （ Ｔ ９ ５ ） Ｍ Ｐ２１ ） Ａ ８ Ｓ ２
中 图分 类 号 Ｔ ５ ７ Ｍ ４ 文献 标 志 码 Ａ
为核心 ， 以高压 电源 Ｈ －１２１５ Ｂ Ｚ ２ ．． Ｃ为 例 ， 设计 了多通道 选择 和程控 电 路， 研制成 一种输 出电压稳定 、 调节方便 ， 输入 具有通道 选择 、 显示 等功 能的多通 道程控 高压调 节系统 ．
研究光电信号与信息处理．ｒｘａ＠１３Ｃｆ ｓ．ｉ ｏ ６ ．Ｏｌ
数字电位器是啥
数字电位器是啥数字电位器是啥数字电位器(DigitalPotenTIometer)亦称数控可编程电阻器，是一种替代传统机械电位器(仿照电位器)的新式CMOS数字、仿照混合信号处理的集成电路。
数字电位器由数字输入操控，发作一个仿照量的输出。
根据数字电位器的纷歧样，抽头电流最大值能够从几百微安到几个毫安。
数字电位器选用数控办法调度电阻值的，具有运用活络、调度精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振荡、抗烦扰、体积小、寿数长等显着利益，可在很多范畴替代机械电位器。
数字电位器WDH22也称为非触摸式电位器，是一种用数字传感器查看转轴的视点改动，并将这个视点改动用多种信号类型反响输出的器材。
数字电位器WDH22与机械式电位器FCP22E比照，具有可程控改动有用电气视点及输出计划、耐哆嗦、噪声小、寿数长等利益，因而，已在主动查看与操控、智能仪器外表、船只设备、风力发电等很多首办法域得到成功运用。
数字电位器撤消了电阻基片和电刷，是一个半导体集成电路。
其利益为：调度精度高;没有噪声，有极长的作业寿数;无机械磨损;用于主动操控系统能够完毕对视点方位的精确丈量，也能够运用输出反响信号与视点改动成线性份额的特性，经过驱动转轴完毕输出调度功用。
数字电位器通常由视点传感器电路、数据处理电路、信号改换电路构成。
视点传感器电路是数字电位器的首要构成有些，它将视点改动量搜集改换成随视点改动的仿照信号。
数据处理电路是一种分外的模/数改换电路，改换后的数字量代表0～360deg;的视点值。
信号改换电路根据需求将视点值改换成仿照量(电压/电流)信号或串行数字信号输出。
数字电位器通常带有总线接口，可经过单片机或逻辑电路进行编程。
它适宜构成各种可编程仿照器材，如可编程增益拓宽器、可编程滤波器、可编程线性稳压电源及腔调/音量操控电路，真实完毕了把仿照器材放到总线上(即单片机经过总线操控系统的仿照功用块)这一全新计划理念。
因为数字电位器可替代机械式电位器，所以二者在原理上有相似的本地。
x9241的中文资料
巧妙的利用软件编程，将Ｘ９２４１内部的四个６４抽头数字电位器组成一个高分辨率低成本的数字电位器 数字电位器（ＤＣＰ）是专为替代传统机械电位器、可变电阻器而设计的新型集成电路。
其通过Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ以及ＣＳ，Ｕ／Ｄ，ＩＮＣ三线方式与ＭＣＵ接口，可实现应用程控调节，也有按钮控制方式，从而实现与传统机械电位器或可变电阻器相同的电位、电阻调节功能的特殊集成电路。
与传统机械电位器相比，数字电位器具有数字调节、长寿命、易于装配、节省空间、不受振动影响等突出优点，已被广泛应用于医用设备、仪器仪表、工业控制、计算机、家用电器、手机、数码产品等各个领域。
在有些应用中，如激光二极管的动态偏置调节，使用数字电位器或者微调ＤＡＣ来控制电压，就受到了分辨率、接口、成本的限制。
为了解决这类问题，我们将在这里介绍使用低分辨率（６４抽头）、低成本的Ｉｎｔｅｒｓｉｌ（Ｘｉｃｏｒ）公司Ｉ２Ｃ总线控制数字电位器Ｘ９２４１组成一个高分辨率（８００１抽头）的数字电位器的解决方法。
实现高分辨率的原理 我们假设有三个数字电位器，ＰＯＴ１和ＰＯＴ２为６４抽头ＤＣＰ，ＰＯＴ３为１２８抽头ＤＣＰ，其中ＰＯＴ１和ＰＯＴ２用作ＰＯＴ３的ＶＨ和ＶＬ的设置，并且必须保证ＰＯＴ１和ＰＯＴ２始终为“１”个位置间隔，那么就有６３种不同的电压间隔施加到ＰＯＴ３上。
理论上，当ＰＯＴ３在特殊电压抽头１２７和下一个电压间隔的抽头０之间跳动时，应该还有一个多余的抽头位置，但是这些抽头不是多余的，它们的作用可以改善输出的线性度，因为在相邻的两个电压间隔中的抽头０和抽头１２７的电压是一样的。
对于６３个不同间隔的每一个，又借助１２７个不同的输出，就会有８００１（６３×１２７＝８００１）个不同的Ｖｗ输出可以在ＶＨ和ＶＬ之间获得。
图１就是说明的这个概念。
如何使用Ｘ９２４１实现高分辨率（８００１抽头） Ｉｎｔｅｒｓｉｌ（Ｘｉｃｏｒ）公司的Ｘ９２４１把四个非易失性数字电位器集成在一个单片ＣＭＯＳ微电路中，它的功能框图如图２。
数字电位器芯片
数字电位器芯片
数字电位器芯片是一种集成电路，用于模拟电路中的可变电阻。
它是基于MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）技术
实现的，具有高分辨率和精确控制的特点。
数字电位器芯片可以替代传统的机械电位器，广泛应用于各种电子设备中。
数字电位器芯片由控制逻辑、存储单元和电阻网络组成。
控制逻辑接收外部控制信号，并通过存储单元来设置电阻值。
电阻网络则是由一系列的MOSFET器件组成，通过调整MOSFET
的通道电流来改变整体的电阻值。
数字电位器芯片主要具有以下特点和优势：
1. 高分辨率：数字电位器芯片通常具有12位或更高的分辨率，可以实现非常精确的电阻调节。
2. 精确控制：由于采用数字控制，数字电位器芯片可以精确地调节电阻值，避免了传统机械电位器的误差和漂移。
3. 速度快：数字电位器芯片可以快速响应控制信号，并调整电阻值，适用于高速信号处理和调节。
4. 可编程性：数字电位器芯片通常具有可编程的特性，可以通过外部控制器或微处理器来设置和调节电阻值，方便集成到各种电子系统中。
5. 体积小：数字电位器芯片采用集成电路技术制造，具有体积
小、重量轻的特点，适用于小型和便携式设备。
数字电位器芯片在各种应用中具有广泛的用途，例如音频设备中的音量控制、电子测量仪器中的校准和调节、自动化系统中的控制和调节等。
它可以替代传统的机械电位器，提高系统的稳定性和精确度，同时降低成本和维护的难度。
总之，数字电位器芯片是一种先进的集成电路，具有高分辨率、精确控制、快速响应、可编程和小体积等优点。
它在各种电子设备中得到广泛应用，为电路调节和控制提供了更加便捷和可靠的解决方案。
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。
3.4 数字电位器
X9AX5400 1
MAX5401
X9110
1
数字接口 按键 脉冲线 脉冲线
I2C 接口 SPI
SPI
总阻值
抽头数 易失性
10kΩ
32
非
(2.1/5/10/50) kΩ 64
是
(10/50) kΩ
100
非
(2/10/50) kΩ
64
非
(50/100) kΩ
256 非
电源电压 ±5V
端位置是跨步变化的，由模拟开关闭合位置决定。模拟开关闭合位置受数字接口控制，因此称数字电位器。数字电位
器内的电阻是由半导体制成，阻值精度低(误差为 15%~20%）, 但各电阻阻值一致性好，相对误差<1%。
数字电位器在应用中有 2 种接法：可调分压器、可调电阻器。在可调分压器应用中，滑动端的负载电阻通常很大，滑 动端分压取决于抽头位置比值，与数字电位器总阻值无关，数字电位器总阻值无关。在可调电阻器中，数字电位器作 为可调电阻，其阻值为总阻值乘以抽头位置比，阻值精度与数字电位器阻值精度相当。
滑动端位置建立时间：>0.3uS。 5. 滑动端输出电流：输出电流通常只有±1mA。有的数字电位器具有输出缓冲器，输出电流可达到±20mA 6. 滑动端电阻：即模拟开关电阻，数值在几十Ω到一百几十Ω。
五. 数字电位器典型产品(直线型)
类型 步 进 式 数 置 式
型号
通道数
X9511
1
MCP4011 1
2. 数置式，步进式 数置式数字电位器的抽头位置控制是通过写入位置代码 实现的，数字接口形式为 SPI、I2C 等。 步进式数字电位器的抽头位置是脉冲控制的，管脚 1 个脉冲使抽头步进 1 个位置。数字接口形式 为按键式、脉冲线式等。
电位器
浅谈数字电位器hc360慧聪网电子行业频道2004-01-02 08:57:08一、数字电位器与机械电位器的区别及其特点电位器是一种应用最广的电子元件之一。
传统的电位器是通过机械结构带动滑片改变电阻值，因此可以称作机械式电位器，其结构简单、价格低，但由于受到材料和工艺的限制，最容易产生滑动片磨损，导致接触不良、系统噪声大甚至工作失灵。
随着科技的发展，国外多家公司推出一种采用集成电路工艺生产的电位器，其外形像一只集成块，这种电位器采用数字信号控制，故称为数字电位器。
数字电位器具有以下特点：采用集成电路工艺生产，具有良好的线性、精度和温度稳定性；采用电信号控制电阻的变化，应用范围广，使用灵活；滑动端位置易于由单片机、计算机或逻辑电路控制，通过编程自动调节电阻值，大大提高调节精度和自动控制能力；可以选择记忆功能和不记忆功能，选择记忆功能时将电位器当前的调节位置保存在非易失性存储器中，下次通电时自动恢复这一位置，能自动消除手动调节的误差。
若选择不记忆功能，当系统通电时数字电位器自动复位（事先设定的位置），这一特性是机械电位器无法比拟的；温度稳定性好，抗冲击具有优越的环境适应性；没有机械电位器特有的滑片，彻底解决了滑片接触不良的问题；体积小，节省空间，易于装配；寿命长，可靠性高。
数字电位器内部一般都包含有非易失性存储器，记忆电位器的工作状态。
一般把这类器件简写为“Ｅ２ＰＯＴ”。
二、数字电位器的工作原理数字电位器一般由数字控制电路、存储器和ＲＤＡＣ电路两部分组成。
其原理框图如附图所示。
不同型号的数字电位器其数字控制电路的结构形式不同，但主要功能都是将输入的控制信号进行处理后控制ＲＤＡＣ。
非易失性存储器用来存储控制信号和电位器的抽头位置。
ＲＤＡＣ电路是数字电位器的重要组成部分，它是一种特殊的数／模转换电路，与一般的数／模电路不同的是，转换后的模拟量不是电压值，而是电阻值，所以将其称为“ＲＤＡＣ”。
ＲＤＡＣ由电阻阵列、模拟开关阵列和译码器等组成。
数字电位器在DC-DC变换器中的应用
数字电位器在DC-DC变换器中的应用在升压和降压DC-DC变换器中，可以用数字电位器的工作达到对输出电压进行校准和调节的目的。
关键词：数字电位器 DC-DC变换器电压应用1 引言数字电位器（DCP）是数控电阻大小的器件，数控的接口方式有直接按键方式、三线接口方式（选片线、方向线、脉冲线）、SPI接口方式和I2C接口方式。
通常用于校准系统精度和控制系统参数的大小。
2 脉宽调制模式早上20世纪60年代，电源的开关调节首先应用在军用电源的设计中。
它的优势在于重量轻和效率高，可以控制均衡电量的加载，就是控制均衡电压的供给，通过高速动作的开关量的开和关来实现。
如图1所示，加载到电阻器上的平均电压Vo(avg)=(ton/T)×Vi，这种控制方法就称为脉宽调制模式。
本文概述在二种类型DC-DC变换器中数字电位器的应用，包括如何调节反馈电阻来获得输出电压。
点击此处查看全部新闻图片3 降压型DC-DC变换器图2所示为降压型DC-DC变换器的典型电路，当控制器IC感应到输出电压Vo太低时，启动通道上的晶体管Q给电感器L充电，同时也对电容器C充电，当输出电压V0上升到一个预定值时，控制器关闭通道上的晶体管Q，电感器L和电容器C上获取的能量通过肖特基二极管构成的回路自由释放，从电感器L到电容器C进行有效的能量传输会消耗一部分能量，因此加载在负载上的电压有所下降。
以TI公司的TPS62000型电路为例，如图3所示，它是低噪声同步降压型DC-DC变换器，内部采用电流模式PWM控制器，工作频率典型值为750kHz。
在关闭模式下，电流损耗可降低到1μA，非常适合于1节锂离子电池、2节到3节镍铬、镍氢电池或碱性电池。
2节电池供电时，输出最大电流为200mA；3节电池供电时，输出最大电流为600mA。
点击此处查看全部新闻图片TPS62000DGS的输出电压可调，通过调整反馈引脚FB的电压值来达到输出电压V0的变化，采用数字电位器来调节反馈引脚FB的电压。
数字电位器报告资料
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位数的对应关系因此，采用10位RDAC的数字电位器调节精度优于0.1％。
（3）数字电位器主要有8种接口电路：①按键式接口；②单线接口；③I2C总线接口；④三线加/减式串行接口；⑤二线加/减式串行接口；⑥SPI总线接口；⑦Microwire总线接口；⑧二线并行接口。
1925年诺贝尔物理学奖简介
1914年，弗兰克和赫兹利用电场加速 由熟阴极发出的电子，使电子获得能量并 与管中水银蒸气原予发生碰撞。实验发现， 当电f能量末达到某一临界值时，电子与水 银原子发生弹性碰撞，电子不损失能量
当电子能量达到某一临界值时，就发 生非弹性碰撞，电子将一定量的能量传递 给水银原子，使其激发．进而便可观察到 水银原子退激发时发射的光谱线。
实验发现当电ff能量末达到某一临界值时电子与水能量末达到某一临界值时电子与水银原子发生弹性碰撞电子不损失能量银原子发生弹性碰撞电子不损失能量当电子能量达到某一临界值时就发当电子能量达到某一临界值时就发生非弹性碰撞电子将一定量的能量传递生非弹性碰撞电子将一定量的能量传递给水银原子使其激发
1925年诺贝尔奖
数字电位器能在各种应用中为 模拟电路提供便利的电阻、电压 和电流数字控制与调节。特别是 许多模拟电路经过几十年的发展， 技术成熟，因此只需较小的改进， 甚至可以直接用数字电位器替代 机械电位器，而使操作数字化， 既方便蒯节控制，又提高系统性 能，简化设计
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②原子从一个定态跃迁到另一个定 态时，它将发射或吸收辐射的频率 是一定的。如果用Ｅｍ和Ｅｎ分别 代表原子的两个定态的能量，则发 射或吸收辐射的频率由以下关系决 定： ｈｖ＝｜Ｅｍ－Ｅｎ｜（４５—１） 式中：ｈ为普朗克常量。
实验原理
原子从低能级向高能级跃迁，也可以通 过具有一定能量的电子与原子相碰撞进行能 量交换来实现。 本实验即让电子在真空中与汞蒸气原子 相碰撞。 设汞原子的基态能量为Ｅ１，第一激发 态的能量为Ｅ２，从基态跃迁到第一激发态 所需的能量就是Ｅ２－Ｅ１。
夫兰克—赫兹实验
夫兰克(James Franck, 18821964)(左)和赫兹(Gustav Hertz, 1887-1975)(右)因发现电子和原子的 碰撞规律，共同分享了1925年度的诺 贝尔物理学奖。
色谱仪热导检测器电桥自动调衡的方案研究
关键谲 热导检 器 数字电位嚣 患桥 黉动调衡 ＭＡ ５ ￣ Ｘ４
Ｋ ｙｗｏｄ ： Ｔ ｅｍａ ｃ ｎ ｕ ｔ ｉ ｅｅ ｔｒ Ｄｉｉ １ ｔｎ ｉｍｅｅ ｅ ｒｓ ｈ ｒ ｌ ｏ ｄ ｃｉ ｔ ｖｙｄ ｔｃｏ ｇｔ ｐｏ ｅ ｔ ａ ｏ ｔｒ
．
１弓言 ｌ
色谱仪热导检测器的电桥信号提取 电路如图 １ 所
器的滑动抽头的位置 ，实现 Ｕ＝ ： ． 。 ｕ
代机械电位器是色谱仪制造厂家渴望解决的问题。 分析图 ｌ 发现 电位器高低两端电压约为 ４Ｖ，而 ０ 现在出售的数字电位器的高低两端 电压一般 只有￣ Ｖ ５，
通过数字电位器的电流一般为 ｌ Ａ ｍ 。因此 ，针对色谱 仪热导检测器电桥的特点， 桥路电压高 （ ４ Ｖ） 约 ０ ，电
维普资讯
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色谱仪热导检测器 电桥
自动调衡 的方案研究
Ｔ ｅＳ ｈ ｍｅＲｅ ｅ ｒ ｈｏ ｒ ｍａｏ ｒ ｐ ｙＳ ｈ ｃ ｅ ｓ ａ ｃ ｆ Ｃｈ ｏ ｔｇ ａ ｈ ’
Ｔ ｅｍ ｌ ｏ ｄ ｃｉｉ ｅｅｔｒ ｒ ｇ ｕｏ— ｊｓｎ ｈｒ ａ Ｃ ｎ ｕ ｔ ｔ Ｄ ｔｃ ｉ ｅＡ ｔ－ ｄｕｔ ｇ ｖｙ ｏＢ ｄ — ａ ｉ
传 感器电阻为下限 １０￣ 传感器 电阻为上限 ２０￣ ９ｆ １ｆ
５ｋ ０ ｎ １ ＾ ｎ ｌ
３１ 方 案 １ ．
ＲＷ １
由于在热导检测器 电桥调衡 中使用数字 电位器 ， 必须解决数字 电位器耐压低和通过电流小的问题 ， 在 图１ 所示电路中用 Ｍ Ｘ ４ ６ Ａ ５ ３ 替代机械电位器 Ｒ ｗ会烧 坏 Ｍ Ｘ ４ ６ 因此改为如图 ２ Ａ ５ ３， 所示电路 。
示， 整个电路采用 ２０ Ａ的恒流源供电 ，３ ０ｍ 个标准电
数字电位器调节特性和调节灵敏度测量仪
灵敏度曲线． 图，数字电流
表
的
内阻小到可以忽略其对电路的影响（相当于短路），
那么流过负载 Ｒ 的电流为
Ｅ
Ｅ
Ｉ＝
＝
ＲＨＷ ＋Ｒ Ｒ０ －ＲＷＬ ＋Ｒ
（４）
图 ２ 分压电路图
低
电
式 压
（１ 端
）Ｒ中Ｌ 之，Ｒ间Ｗ
Ｌ的表电示阻数，字令
电
Ｕ
位
ｍａｘ
器的滑动端 Ｒ ＝ Ｅ，引进参数
与Ｗ
ｘ＝
ＲＷＬ，ｘ 为滑动端 特Ｒ０征系数，则有
２第０１３９８年卷７第月７ 期
大 学 物 理
ＣＯＬＬＥＧＥ ＰＨＹＳＩＣＳ
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．７ Ｊｕｌｙ ２０１９
数字电位器调节特性和调节灵敏度测量仪
李震春，许积文 ，陈国华
（桂林电子科技大学 材料科学与工程学院，广西 桂林 ） ５４１００４
摘要：本文针对传统电位器调节特性和调节灵敏度测量装置的缺点，对其进行了数字化设计与改进．在原有实验仪器的基
（ ） 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： Ｏ ４４１．１
Ａ
１０００ ０７１２ ２０１９ ０７ ００３１ ０５
【 】 ＤＯＩ １０．１６８５４ ／ ｊ．ｃｎｋｉ．１０００ ０７１２．１９０００４
电位器（又称变阻器）的制流、制压特性广泛运 用于调光、调速、调音等工业生产领域［１］，另外电位 器本身是一个很好的位置传感器［２］，负载不同时其 调节灵敏度曲线也不相同． 电位器调节特性和调节 灵敏度实验是高校工科物理实验常开设的一个经典 实验［３７］． 传统的电位器调节特性和调节灵敏度实 验装置中，由于采用的机械式电位器配套标尺与电 阻丝有效长度不匹配，滑动片与电阻丝线圈的接触 面较大且常常出现接触不良，导致电位器的滑动端 位置读数误差较大，测出的调节特性曲线和调节灵 敏度曲线误差较大，尤其是调节灵敏度曲线与理论 曲线相比出现严重失真，这也是很多高校没让学生 测定电位器调节灵敏度的原因． 文献 提 ［５］ 出用电阻 箱来代替电位器，这种办法理论上应能解决电位器 滑动端位置精确可控的问题，但由于电阻箱阻值不 同时，其精度不同，使得等效滑动端位置读数也存在 很大的误差，而且实验操作过程非常繁琐．
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用数字电位器替代机械电位器
摘要：数字可调节电位器，也称为数字电位器或digpot，不仅能够在众所周知的音频应用中替代机械电位器，而且能够在所有电子设备中替代传统的机械电位器。
作为模/数转换器(DAC)的一种简单、廉价形式，数字电位器以可变电阻形式提供模拟输出。
类型包括：易失和非易失两种形式，采用数字架构为系统带来了许多优势。
数字电位器不容易受灰尘、污物以及潮湿环境的影响，而机械电位器在这些环境下很容易损坏。
引言
数字电位器的可靠性远远高于机械电位器，能够轻松保证50,000次以上的可靠读写次数，而机械电位器的重复调节次数只能达到几千次甚至几百次。
数字电位器的分辨率为32级(5位)至256级(8位)或更高。
对于LCD对比度调节等动态范围要求不高的应用，选择较低分辨率的器件即可满足实际应用的要求。
目前，有些高分辨率的数字电位器已经成为音频等高保真应用的理想选择，能够提供高达90dB的动态调节范围。
非易失
有些应用要求数字电位器具备非易失存储功能，两种类型的器件(易失和非易失存储器)在市场上都很普及。
非易失数字电位器更接近于机械电位器，它能够在不同的外部条件(是否有外部电源供电)下保持阻值。
音频设备需要内部储存音量设置，设备重新上电时要求电位器保持相同的电阻值，即使在电源完全关闭的情况下。
MAX5427/MAX5428/MAX5429系列数字电位器提供独特的编程功能。
这些器件为具有一次性编程(OTP)存储器，将电位器抽头的上电复位(POR)位置设置在用户定义的数值(抽头位置保持可调，但重新上电后始终返回到固定的设置位置)。
此外，OTP还可以禁止接口通信，将抽头锁存到所要求的固定位置，避免进一步的调节。
这种情况下，器件成为一个固定比值的电阻分压器，而非电位器。
音频设计考虑
电位器具有对数抽头和线性抽头，高保真音频设备的音量调节一般选用对数电位器，因为考虑到人耳的非线性滤波特性，对数抽头可以获得线性音量调节。
目前，高集成度数字电位器可以在单芯片内集成六路独立的电位器，以支持多声道音频系统，例如：立体声、杜比环绕立体声系统。
音频应用中，特别是在数字电位器调节分辨率较低(32级)时，需要特别注意抽头级间变化过程。
如果抽头不是在0V时发生变化，音频系统会产生喀嗒声和噼噗声(
图1)。
幸运的是，新一代数字电位器具有所谓的过零检测功能，能够在抽头跳变时降低音频噪声。
内部过零和超时检测电路确保抽头在检测到过零(0V)信号或经过50ms延时(具体取决于首先发生的条件)后跳变。
图1. 在0V电平切换时，音频喀嗒声和噼噗声的影响
除了上述数字电位器中的模拟电路外，每个数字电位器还包含一个数字接口。
绝大多数电位器可通过传统的I²C或SPI™编程，有些则提供便利的上/下调节接口。
性能改善
与机械电位器相比，数字电位器还具备另一优势。
数字电位器的调节抽头直接安装在电路板的信号通路，利用电子调节避免了复杂、昂贵的机械调节装置。
数字电位器改善了噪声抑制指标，消除了机械电位器接口电缆的拾取噪声。
传统的数字电位器可直接替代机械电位器，具有相同的工作方式，无需过多的说明。
但是，在一些特殊应用中，例如：低成本立体声音量控制，需要一些附加说明。
对于音频这一特殊应用，一般要求工作在较宽的电压范围，以支持较宽的音频信号范围。
一般选择对数抽头，抽头级数增加时，衰减分贝数随之增大，非常适合人耳的频响特性。
有些器件具有静音功能，提供更大的衰减(例如：30dB)。
温度考虑
数字电位器的典型参数之一是温度系数(TC)，定义在额定的温度范围。
绝大多数电位器需要定义两个不同的TC，一个是绝对端至端TC，该参数代表了电阻随温度变化的绝对值，由下式计算：
ΔR = R
× TC × ΔT/106
UNCOMP
其中：
是未经补偿的电阻值，
R
UNCOMP
TC为温度系数，
ΔT为温度变化量。
例如，一个阻值为20kΩ的数字电位器，如果绝对TC为35ppm，则在50°C温度变化范围内将会产生35Ω (0.2%)的阻值变化。
另外，20kΩ端到端电阻的初始值可能变化比较明显，变化范围可能在15kΩ至25kΩ。
这种情况下，对于一个32抽头的电位器，每级对应的电阻值(增量)可能在470Ω至780Ω。
这一变化量远远高于绝对TC的偏差。
另一个典型TC时电阻比值TC，电位器通常用作分压器，特别是在比例设计中，对于绝对电阻值变化(绝对温度系数)的要求与比值变化相比并不严格。
例如，5ppm的比例TC能够在整个温度范围内获得非常稳定的增益。
高分辨率应用
数字电位器用于可编程增益放大器(PGA)和仪表放大器(IA)时，对精度的要求通常高于标准调节电路(图2)。
这些应用中一般要求在-40°C至+85°C范围内，分压比误差(精度)在0.025%以内。
图2. 利用运算放大器和数字电位器(下方IC)构成精密的可编程增益放大器
结论
数字电位器与机械电位器相比具有众多优势，除了提高可靠性外，它们还占用更少的空间；由于降低了寄生效应，数字电位器能够提供更好的电特性，并且不易受噪声的影响。
数字电位器能够在各种应用中替代机械电位器，使设计人员和最终用户受益。
相关型号
MAX542732抽头、一次性编程、线性变化数字电位器免费样品
MAX542832抽头、一次性编程、线性变化数字电位器免费样品
MAX542932抽头、一次性编程、线性变化数字电位器免费样品
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
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