摘要：数字电位器()可以在各种应用中为模拟电路提供方便的电阻、电压、电压的数字控制和调节。 本应用笔记介绍了数字电位器的基本功能，并说明了如何改进数字电位器以提高系统性能，简化设计，满足特殊应用的需要。
概述数字电位器，或者，方便模拟电路中电阻、电压、电压的数字控制和调整。 数字电位器一般用于光模块的功率校准、音量控制、亮度控制、增益调节、偏置/调制电压调节等。 除了基本功能外，数字电位器还提供许多其他功能以提高系统性能和简化设计。 这些功能包括：不同类型的非易失性存储器、过零检查、去抖动键盘插孔、温度补偿和写保护。 此功能专为不同的应用而设计。
基本数字电位计设计 电位计实际上是一种三端设备（见图 1a）。 高侧 VL 在内部连接到组件接地或作为引脚输出，以便于设计。 三端数字电位器的结构本质上是一个端到端电阻固定的可调分压器内阻。
可变内阻是一个双端子电位器，在内阻串的抽头和端子处具有可变电阻（见图1b）。 调整可变内阻数字电位器的分接位置，可以改变数字电位器的端到端内阻。
图 1. (a) 三端数字电位器的结构本质上是一个端到端内阻固定的可调分压器内阻。 (b) 可变内阻为双端数字电位器，抽头内接电位器的一端。
简单地说，数字电位器是由数字输入控制的模拟输出，类似于数模转换器（DAC）的定义。 与提供缓冲输出的 DAC 不同，大多数数字电位器在没有外部缓冲器的情况下无法驱动低阻抗负载。
对于数字电位器电阻箱怎样设置输出电阻，最大抽头电压范围从几安培到几毫安。 当数字电位器的游标连接到低阻抗负载时，无论是可变内阻还是真正的数字电位器，重要的是确保游标电压在最坏情况下的工作条件下处于可接受的范围内。 当 VW 接近 VH 时，可变内阻负载最差。 此时，限压电路中除了抽头的内阻外，可能没有其他内阻存在。 此外，某些应用可能需要大抽头电压。 在这些情况下，有必要关注电位器抽头的压降。 该压降限制了数字电位器的输出动态范围。
根据应用需求改进数字电位器的设计 数字电位器的应用范围非常广泛，有些设计可能需要额外的元器件来满足数字电位器“精密调整”的要求。 例如，数字电位器的端到端内阻范围为10kΩ和200kΩ，通常需要较小的阻值来控制LED发光。 解决这个问题的方法是在芯片上并联一个105Ω的固定内阻，可以提供70Ω到102Ω的等效电阻值。 在这些配置下，可以获得 0.5Ω 的步进调整以精确调整 LED 照明。 另一种解决方案是多通道数字电位器，例如或者，多个通道可以相互组合以获得不同的调节电阻步长，以满足数字电位器的帧率要求。
有些情况可能需要更特殊的数字电位器功能。 对于需要湿度补偿的电流或电压调节，例如光学模块的光驱动器偏置，可以选择基于查找表的可变内阻。 一些数字电位器集成（用于在温度变化时存储校正数据）和内部空气温度传感（用于检测环境湿度）。 数字电位器根据检测到的温度在查找表中检索对应的值，调整可变内阻。 基于温度查找表的数字电位器一般用于校正电路器件的非线性温度响应，如激光三极管或光电晶闸管； 也可以根据应用要求有意构建非线性电阻的温度响应。
非易失性存储器是数字电位器中引入的一种比较常见的低成本功能电路。 基于标准的非易失性 (NV) 数字电位器在上电复位 (POR) 期间进入已知状态。 为保证50000次重复写入次数，与机械电位器相比，大大增强了系统的可靠性。 一次性可编程 (OTP) 数字电位器，例如 //，使用保险丝设置来永久保存默认抽头位置。 与基于 OTP 的数字电位器一样，OTP 数字电位器在 POR 后被初始化为已知状态。 但是OTP数字电位器的POR状态一旦编程就不能重新绘制。 因此，OTP非常适合鞋厂编程或产品校准。 保险丝永久设置 OTP 数字电位器的 POR 抽头位置，而不锁定抽头位置。 一些OTP数字电位器有一个游标，可以在熔丝编程后进行调整； 其他有一个 OTP 数字电位器，其游标位置是永久设置的，从而产生一个精确的、校准的内部电阻分压器。 一些数字电位器提供锁定寄存器或数字控制输入，将数字电位器插孔置于高阻抗状态，以防止不正确的抽头调整。 数字电位器的写保护功能也提高了帧率。
数字电位器可用于完成电源或其他需要鞋厂校正的系统中的电流和电压校正。 与机械电位器或离散内阻等耗时且不精确的自动校准相比，数字电位器可帮助制造商提高产量并提高校准精度和可重复性指标。 此外，数字控制电位器允许远程调试和重新校准。 当需要校正多个电流和/或电压时，使用三路 NV 数字电位器是理想的选择（图 2）。 在这些情况下，小容量数字电位器可以代替三个机械电位器。 用数字电位器代替机械电位器也有助于提高电路布局的灵活性，因为数字电位器在安装或维护期间不需要进行机械调整。 是OTP或写保护功能的典型应用，写保护对设计更有利。
图 2./ 三路非易失性数字电位器，非常适合需要校正多个电流/电压的系统。 这种小型 IC 可以替代 3 个机械电位器。
除了数字电位器，带有简单单线数字控制插座的采样/保持电流参考也可用于产品校准（图 3）。 紧凑的设计非常适合校准。 在被控制信号锁定之前，电流参考输出取决于输入电流。 输出锁定后，无论输入电流如何，除非重新编程或断电，否则输出不会改变。 最新产品将锁定的输出电流储存在电池中，电源上电后即可恢复。
图 3. 非易失性采样/保持电流基准，即使不是数字电位器，也是产品校准的理想选择。 在校准期间，输出 (VOUT) 在被控制信号 (ADJ) 锁定之前取决于输入电流 (VIN)。
改进的键盘插座补充了 SPI™、I²C、上/下和旋转控制等传统插座。 带缓冲输出的数字电位器使用这些插孔。 这些去抖动的键盘插孔根据按下按钮的时间长短以不同的速率控制敲击动作。 键盘插座不需要微控制器，增加了系统设计的复杂度。 消除键盘插孔的摆动对于音量控制尤为重要。
专为音频应用设计的数字电位器通常提供过零测量电路，过零检查可抑制游标从一个位置转换到另一个位置时的可闻噪声。 启用该功能后，过零测量电路会延迟分接动作，直到VL 接近VH。 许多过零测量电路还提供最大抽头变化延迟、方便的直流调节和其他特定电路。
推论简单的易失性数字电位器在系统设计中仍然实用，而为特殊应用设计的数字电位器和可变内阻提供了更多的功能。 如今，许多设计人员正在寻找替代机械电位器、提高整个工作温度范围内的系统可靠性和性能、消除系统微处理器或抑制咔嗒声/爆音的方法。 对于这种需求电阻箱怎样设置输出电阻，数字电位器充分说明了它的优势，数字电位器的应用也越来越普遍。
