數(shù)字電位器簡介
數(shù)字電位器是采用CMOS工藝制成的數(shù)模混合信號處理集成電路，也稱數(shù)控可編程電阻器。采用是數(shù)控方式調(diào)節(jié)電阻值大小，多用多晶硅或薄膜電阻材料，從而有使用靈活、調(diào)節(jié)精度高、無觸點、低噪聲等特點。同時有體積小、節(jié)省印制板空間，易于安裝，不易污損、抗振動、抗干擾、壽命長、不易受環(huán)境溫度影響等優(yōu)點?；谏鲜鰞?nèi)容，數(shù)字電位器已被廣泛用于醫(yī)療保健設(shè)備、儀器儀表、通信設(shè)備、工業(yè)控制、家用電器、數(shù)碼產(chǎn)品等各領(lǐng)域。數(shù)字電位器是一種有發(fā)展前景的新型器件。與機械電位器相比，具有許多優(yōu)點，在許多領(lǐng)域可取代機械電位器。任何用電阻進行參數(shù)調(diào)整、校準或控制的領(lǐng)域，都可用數(shù)字電位器構(gòu)成可編程模擬電路進而進行調(diào)整。
數(shù)字電位器優(yōu)點
數(shù)字電位器WDH22也稱為非接觸式電位器，是一種用數(shù)字傳感器檢測轉(zhuǎn)軸的角度變化，并將這個角度變化用多種信號類型反饋輸出的器件。
數(shù)字電位器WDH22與機械式電位器FCP22E相比，具有可程控改變有效電氣角度及輸出范圍、耐震動、噪聲小、壽命長等優(yōu)點，因而，已在自動檢測與控制、智能儀器儀表、船舶設(shè)備、風力發(fā)電等許多重要領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。
數(shù)字電位器取消了電阻基片和電刷，是一個半導(dǎo)體集成電路。其優(yōu)點為：調(diào)節(jié)精度高；沒有噪聲，有極長的工作壽命；無機械磨損；用于自動控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對角度位置的精確測量，也可以利用輸出反饋信號與角度變化成線性比例的特性，通過驅(qū)動轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)輸出調(diào)節(jié)功能。
數(shù)字電位器主要區(qū)別
有兩個重要區(qū)別：
1）調(diào)整過程中，數(shù)字電位器的電阻值不是連續(xù)變化的，而是在調(diào)整結(jié)束后才具有所希望的輸出。這是因為數(shù)字電位器采用MOS管作為開關(guān)電路，并且采用“先開后關(guān)”的控制方法。
2）數(shù)字電位器無法實現(xiàn)電阻的連續(xù)調(diào)整，而只能按數(shù)字電位器中電阻網(wǎng)絡(luò)上的最小電阻值進行調(diào)整。
數(shù)字電位器的控制與調(diào)試
一、實驗?zāi)康?/strong>
根據(jù)時序圖和真值表設(shè)計按鈕控制數(shù)字電位器控制電路：
1．基本要求：按住控制鍵，數(shù)字電位器阻值連續(xù)變化。
2．擴展要求：可使用Protues等軟件進行仿真設(shè)計。
3．擴展電路要求：按住控制鍵，數(shù)字電位器阻值連續(xù)變化且變化速度遞增/遞減。
二、實驗儀器
1.帶有異步置位、復(fù)位端的JK觸發(fā)器，NE555，74LS04非門。
2.X9C104數(shù)字電位器。
3.電阻，單刀單擲開關(guān)和雙刀雙擲開關(guān)，導(dǎo)線。
三、實驗原理
1．電位器原理：
數(shù)字電位器屬集成化三端可變電阻器件，等效電路如圖1所示。當數(shù)字電位器作分壓器使用時，其高、低、滑動端電壓分別用UH、UL、UW表示；作可調(diào)電阻器使用時，其高、低、滑動端電阻分別用RH、RL、RW表示。
將n個阻值相同或不同電阻串聯(lián)在UH、UL端之間，每個電阻兩端分別經(jīng)過一個由CMOS管而構(gòu)成模擬開關(guān)連在一起，作為數(shù)字電位器抽頭，在數(shù)字信號控制下每次只能有一個模擬開關(guān)閉合，從而將串聯(lián)電阻的一個節(jié)點連接到滑動端。亦即，當外部計數(shù)脈沖信號停止或片選信號無效后，譯碼電路輸出端只有一個有效，故只選擇一個MOS管導(dǎo)通。數(shù)字電位器的內(nèi)部簡化電路，如圖2所示。
數(shù)字控制部分的存儲器是一種斷電非易失性存儲器，電路再次上電時，數(shù)字電位器中仍保存著原有控制數(shù)據(jù)，其中間抽頭到兩端點之間的電阻值仍是上一次的調(diào)整結(jié)果。數(shù)控電位器的原理示意圖如圖3所示。假定數(shù)控電位器為16抽頭，步進量為660Ω，滑動端每移動一步，輸出電阻值就增加660Ω?？紤]到滑動端無論處于哪一位置，都接著一只模擬開關(guān)，該模擬開關(guān)的電阻值就是滑動端電阻，也是數(shù)控電位器的起始電阻?，F(xiàn)假定滑動端電阻為100Ω，當滑動端移動15步時就到達RH端與RL端之間的輸出電阻應(yīng)為100Ω+660Ω×15=10Ω。
2．電路控制原理
電位器CS端在器件工作期間保持為低電平。INC為脈沖信號，U/D端為電位器阻值或電壓的調(diào)節(jié)端。在CS端與INC端正常工作的狀態(tài)下，當U/D端為高電平的時候，電位器的阻值或電壓逐漸變大，當U/D端處于低電平時，則相反。當CS端和INC端同時為高時將當前的寄存器數(shù)據(jù)鎖存入存儲器，達到重新上電后數(shù)字電位器阻值不變的目的。數(shù)控電位器控制時序圖如下：
