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如何制作数字电位器

如何制作数字电位器
来源:网络整理 时间:2019-10-25

数字电位器简介

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,通过I2C、SPI或三线(CS,U/D,INC)等方式与MCU接口,实现在应用程控调节(或按钮控制),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。这些器件通常带有非易失性存储器,能在设备掉电时自动存储滑动端设定值。数字电位器的调节精度由其内部的抽头数决定,根据需要有16、32、64、100、128、256、1024等多种选择,电阻范围通常为1KΩ~100KΩ,电阻变化既有线性也有对数方式。与传统机械电位器相比,数字电位器具有在应用程控调节、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。

数字电位器基本工作原理

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l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。

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。

从图2可以看出,数字电位器与机械式电位器有2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小电阻值进行调整。

如何制作数字电位器

用二进制集成电路CD4040可制作数字电位器。电位可有4096挡次,如电压在4.096V,每伏有1000个1mV变化进位挡,每进1位上升1mV,电路二进制位0~11位以高位电阻小。如第11位50kΩ、第10位100kΩ、第9位200kΩ、第8位400kΩ、第7位800kΩ、第6位1.6MΩ、第5位3.2MΩ、第4位6.4MΩ、第3位12.8MΩ、第2位25.6MΩ、第1位51.2MΩ、第0位102.4MΩ,向下按每退1位、阻值加1倍顺序排列。如排错,或电阻不是倍数,电位的上升值会不均匀,进到某数值便突然跳变。

CD4040集成电路各脚功能。

1是收音自动搜索调谐电位器。Q1、Q2组成2~4kHz左右振荡电路。Q3阻止振荡。A端接调谐指示输出脚,CXA1019、CXA1283等收音电路调谐指示脚都是收到电台输出负电压,Q3接收负极电压使Q1停振。B保持电位不变,按一下K1搜索下个电台,B电压上升,收到电台Q3阻止振荡,B端电压停止上升,再按再往下搜台……B端搜台从0V升到5V,跳回0V再按0~5V循环搜台,K1用于计数清0,如要跳回低频电台搜索时按K2。B端接收音调谐电路变容管,此电路接通,如A端没有负电就会从0~5V循环搜台,只要收音机收到电台时调谐指示脚输出负电压即停搜。如有12位、16位或更多位的串级二进/退的计数电路就更好,可惜找不到或是目前根本没有厂商生产这类多位进退计数电路。

若从&TImes;处断开去掉Q3电路,把K1接至断开的两处可做其他计数电位器,如台灯调光、电风扇调速等。

图2为电视VH电调谐音量电位器,只需6位二进制倍数电阻,就可达到64级音量调节。

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