數(shù)字電位器的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？
數(shù)字電位器可廣泛用于控制或調(diào)整電路參數(shù)。由于數(shù)字電位器本身帶寬的限制．只能用于直流或低頻應(yīng)用。其典型一3 dB帶寬在100 kHz至幾MHz內(nèi)，具體數(shù)值與型號(hào)有關(guān)。然而，通過(guò)采用下面介紹的簡(jiǎn)單方法，可以將電位器的信號(hào)帶寬從10倍提高到100倍，可以獲得4 MHz的O．1 dB帶寬以及25 MHz以上的一3 dB帶寬。這樣可使數(shù)字電位器用于視頻或其他高速應(yīng)用領(lǐng)域。
典型應(yīng)用電路
數(shù)字電位器用于改變信號(hào)的衰減量。R2為數(shù)字電位器，Cwiper為寄生電容，該電容是所有數(shù)字電位器固有的，它限制電路帶寬。當(dāng)電位器在0至滿量程之間擺動(dòng)時(shí)，R1和R3用于限制數(shù)字電位器引起的信號(hào)衰減。
需要說(shuō)明的是：由于該電路采用運(yùn)算放大器，可用于信號(hào)放大和衰減。因此，以下介紹的提高帶寬的方法與所選電路拓?fù)錈o(wú)關(guān)。為計(jì)算電路的傳輸函數(shù)(VOUT/VIN)，可應(yīng)用領(lǐng)域使用不同模式的電位器，見(jiàn)圖2。圖中，R2被分為R2top和R2bottom，其中，R2top是電位器觸點(diǎn)以上的電阻，R2bottom是電位器觸點(diǎn)以下的電阻。假設(shè)使用的電位器具有10 kΩ的端到端電阻(忽略觸點(diǎn)電阻的影響)，R2top和R2bottom是相對(duì)于數(shù)字編碼的理想傳輸函數(shù)，如圖3所示。傳輸函數(shù)的兩個(gè)端點(diǎn)和中點(diǎn)：當(dāng)電位器編碼為0時(shí)，R2top=10 kΩ，R2bpttom=0kΩ；而當(dāng)電位器編碼處于中間位置時(shí)，則R2top=R2bottom=5 kΩ；當(dāng)電位器編碼處于滿標(biāo)位置時(shí)，R2top=0 kΩ，R2bottom=10 kΩ。
數(shù)字電位器可以提供對(duì)數(shù)和線性變化函數(shù)，對(duì)數(shù)變化的數(shù)字電位器常用于Ｈｉ－Ｆｉ音頻設(shè)備中的音量調(diào)節(jié)，可為具有非線性響應(yīng)特性的人耳建立一個(gè)線性變化的音量控制。目前應(yīng)用領(lǐng)域，高度集成的數(shù)字電位器可以在單芯片內(nèi)提供六個(gè)獨(dú)立的電位器，并支持多聲道音頻設(shè)備，如立體聲、環(huán)繞杜比系統(tǒng)等。對(duì)于音頻設(shè)備，需要注意每一級(jí)抽頭位置的瞬變過(guò)程，如果抽頭位置沒(méi)有精確地切換到０Ｖ，音頻信號(hào)會(huì)帶有噼啪聲和砰然聲。幸運(yùn)的是，新一代數(shù)字電位器包含的過(guò)零檢測(cè)功能（如ＤＳ１８０２）可確保在檢測(cè)到過(guò)零（０Ｖ）或５０ｍｓ延遲時(shí)改變抽頭位置，從而可降低抽頭位置瞬變時(shí)的音頻噪聲。
新一代的ＤＳ１８０２音頻電位器包含了兩個(gè)數(shù)控電位器，對(duì)數(shù)抽頭，每級(jí)變化１ｄＢ。最大衰減量為６３ｄＢ。此外，它還帶有靜音功能，可將信號(hào)衰減９０ｄＢ。ＤＳ１８０２有四個(gè)按鍵輸入，可用于音量／平衡控制。合理利用其過(guò)零檢測(cè)器，能夠?qū)崿F(xiàn)音量的無(wú)縫調(diào)節(jié)，以得到純凈的音頻信號(hào)。圖２提供了一個(gè)前置放大器方案，可通過(guò)按鍵控制兩個(gè)立體聲聲道。用ＤＳ１８０２構(gòu)成音量控制電路時(shí)，需要將交流信號(hào)偏置在直流電源范圍內(nèi)，否則，ＤＳ１８０２會(huì)將低于ＧＮＤ、高于ＶＣＣ的音頻信號(hào)鉗位掉，ＤＳ１８０２可以采用３Ｖ或５Ｖ電源。由于音頻信號(hào)通常是對(duì)稱的，所以，最好將直流偏置設(shè)置在ＶＣＣ／２，以獲得最大的音頻信號(hào)擺幅。圖２（ａ）是一個(gè)惠斯通橋電路，可用來(lái)將輸入信號(hào)偏置在ＶＣＣ／２。該電路允許交流信號(hào)通過(guò)位于中間位置的電阻（電位器），來(lái)對(duì)電阻兩端進(jìn)行相同的直流偏置。這一點(diǎn)對(duì)于數(shù)字電位器非常關(guān)鍵，因?yàn)檫^(guò)零檢測(cè)器應(yīng)用領(lǐng)域是在電位器兩端電壓為零時(shí)切換電位器的位置，因而，可以消除由于數(shù)字電位器的非連續(xù)切換所造成的噼啪聲和砰然聲。圖２（ｂ）是在圖（ａ）基礎(chǔ)上構(gòu)建的電路，該電路的輸入阻抗為１３．７ｋΩ，橋電路和輸入電容造成的信號(hào)衰減為１．２ｄＢ（２０Ｈｚ）。此外，還需要在靠近DS1802和MAX4167的VCC引腳加旁路電容。
得出VOUT/VIN的直流傳輸函數(shù)：VOUT/VIN=(R3+R2bottom)/(R1+R2+R3)
(1) 式中：R2=R2top+R2bottom
假設(shè)R2=10 kΩ(常用數(shù)字電位器電阻值)，如果希望把輸入信號(hào)衰減到任意電平，例如，輸入值的70％±5％(輸入值的65％～75％)。然后，運(yùn)用相關(guān)運(yùn)算，調(diào)整范圍為65％~75％，標(biāo)稱值f中間應(yīng)用領(lǐng)域位置)為70％：R1=24．9 kΩ且R3=64．9 kΩ。
典型應(yīng)用電路的帶寬
利用式(1)中的R1和R3電阻值，假設(shè)Cwiper=10pF，獲得表l所列的帶寬。實(shí)際觸點(diǎn)電容在3～80 pF內(nèi)，并與觸點(diǎn)電阻、步長(zhǎng)數(shù)、采用的IC工藝及電位器體系結(jié)構(gòu)等有關(guān)。3～5 V供電、32至256步長(zhǎng)的10 kΩ電位器的典型電容值為3～10 DF。
注意，帶寬與觸點(diǎn)電容成反比。采用3 pF Cwiper，帶寬頻率將提高3.3倍對(duì)于視頻等應(yīng)用，這些帶寬還是過(guò)低。
需要注意的是，這里分析基于的假設(shè)是：觸點(diǎn)電容與電位器電阻并聯(lián)，由此限制電位器的帶寬。該方法是最直接的電位器使用方式，如果采用更復(fù)雜的電位器配置，可能會(huì)進(jìn)一步限制帶寬。因此，討論提高帶寬非常有必要，即使實(shí)際帶寬未達(dá)到預(yù)期目的。
