数字电位器-工作，内部结构和应用

数字电位器-工作，内部结构和应用

最常见的可变电阻器之一是电位器。电位器或“锅”，是三个终端设备，用来改变电路中的电阻。在我们的文章“电位器”中，我们已经深入讨论了这个主题，如果你想了解壶的基本知识，这篇文章将对你很有帮助。现在可用的锅在操作上各不相同。有些是机械操作的，而有些是数字控制的。

图像信用SparkFun

在我们继续之前，让我们快速回顾一下电位器的基本工作原理。

数字锅是如何工作的?

一般来说，一个罐子有一个电阻材料，雨刷在上面移动。这个可移动的雨刷控制电位器提供的电阻。我们知道一个壶有三个端子，一个正极，接地和一个雨刷端子。雨刷的位置决定了壶的阻力。为了理解它的重要性，让我们考虑下图。

请看上图。你看到了什么，一个简单的电阻器?好吧，还有更多的。这里的数字1、2、3表示终端号码。“2”表示雨刷端子。现在终端2和3之间的电阻部分只不过是锅的有效电阻,所以根据这个锅的有效电阻,在第一种情况下,雨刷终端在哪里靠近终端1,高于第二例(雨刷终端靠近终端3)。

现在，如何改变雨刮器的位置？你可能想知道。雨刮器的运动可以通过机械方式或数字方式进行控制。雨刮器控制的这种差异，使我们将电位器分为机械电位器和数字电位器。

下图显示了机械电位器和数字电位器的原理图。

首先，让我们看看他们的共同点：

1. 基本结构:两者都有三个端子和一个电阻元件，移动的端子在电阻元件上滑动。
2. 可调节的性质:两种类型的锅的电阻都可以根据电路的需要进行调整，并提供宽范围的电阻。

那么，如果它们在结构和性质上都是相似的那两者之间有什么区别呢?

两者之间最大的区别在于它们的控制部分。

控制部分就是控制雨刷位置的部分。

在机械电位器中，刮水器的运动是用手或我们可以说是用物理方法来完成的。在数字电位器中，雨刷连接是电的，雨刷的运动是由数字控制信号控制的，通常由计算机或微控制器给出。

机械电位器的类型和工作原理已经在我们的文章“电位器”中讨论过了。在这篇文章中，我们将讨论数字电位器的工作原理及其相对于机械电位器的优点。

什么是数字控制电位器？

数字电位器或通常称为数字电位器(电子电位器)，可以说是机械电位器或变阻器的数字版本。它提供与控制电流或电压的变阻器或电位器相同的模拟功能。它是由数字协议控制的，比如²C、SPI和基本的上下和按钮协议。

该设备允许更准确、更强劲和更快的校准过程，电压故障更小。

digiPot与传统Pot有何不同?

1. 构建:

大多数情况下，数字转换器是由电阻梯集成电路构建的。这里，在每一步，有一个开关连接到电位器的输出。当选定某一步骤时，计算从该点到地面的有效电阻。因此，显然，步数越高，在digiPot中可用的值就越多(这是digiPot提供的更高范围的电阻值)。现在你可能会有问题，我们如何确定步数，比如数字壶的步数是多少?答案很简单，一个位值，表示电阻器阶梯的步数，也就是说，如果一个数字壶有N个位，它意味着2^N步骤可。例如，位号8表示有2位⁸= 256步。这个位数也称为数字壶的分辨率。最常用的分辨率是8位、5位和10位。

另一种建立数字罐的方法是数字-模拟转换器，但不像电阻梯电路那样常见。

2.记忆

然而，也有一些使用非易失性存储器的数字存储器。在这里，即使关闭电源，最后一步仍然保留。

3.控制部分

我们知道DigiPot的控制部分是它与传统电位器(或机械电位器)不同的地方。让我们看看在一个数字锅的控制系统中发生了什么。

图显示了一个典型的电子电位器的控制。

大多数电位器的控制电路都采用同步或异步串行总线。除了串行总线，一些壶也使用控制逻辑或前面板开关。

自增/自减接口总线是最常见的异步总线。下图显示了异步总线的基本控制部分。

这里使用的信号是:

反恐精英：芯片选择信号，当启用时被用作多个数字壶应用程序的地址输入。

U / D:上/下信号可以设定锅子的刮水方向。

公司:这个信号控制雨刷的运动。在增量信号INC的每一个下降沿上，雨刷移动。

SPI,我²C、 双线和类似微线的总线是常见的同步总线。从这些我²C是最常用的，其界面图如下所示。

以下是主要信号:

sci / SCK:SCL或SCK是接口的串行时钟。启用此选项后，将同步控制部分。

SDA:这些是单独的串行数据线，用于将数据从接口传输到控制部分。它们本质上是双向的。

这些是DPP与传统电位器的主要区别。

现在让我们看看机械电位器和数字电位器之间的区别。

机械V/S数字电位器电路

刮水器阻力:

• 机械锅：阻力可忽略不计
• 数字壶:阻力在100Ω附近。

端到端阻力

• 机械锅:独立且控制良好，因为它是物理操作的。
• 数字壶:依赖于输入控制信号的20%的公差。尽管，雨刷位置之间的比率是恒定的。

接口：

• 机械壶:一个控制良好的机械接口，这意味着雨刷的位置是由手控制的。
• 数字电位器：主要由微处理器、按钮或最常见的串行总线接口（如I²C、SPI或异步

那么，现在我们已经讨论了“数字控制电位器”这个主题。你一定想知道这个设备的用途在哪里。让我们调查一下。

应用程序

对于任何需要调节、调整或控制参数的应用，使用数字电位器电路是一个很好的选择。以下是它的一些应用:

• 控制电路中的电压、电流、电阻、占空比、Q因数等。
• 在模拟电路中改变电阻。
• 调节扬声器和其他电器的音量。
• 在操纵杆，电机控制和自动呼叫
• 调整液晶显示器的亮度和对比度
• 可编程电压调节器
• 传感器自动参考电路
• 可编程I到V转换器
• 自动增益控制