應用一:X9313數字電位器的應用
數字電位器的應用廣泛,而且按照不同的分類標準也有很多種類,但是基本原理是相似的,這里以三線加/減式接口的數字電位器X9313為例,介紹數字電位器的應用。
1、內部結構及工作原理
X9313為工業級的32抽頭數控電位器,最大阻值為10kΩ,采用8引腳,有DIP、OIC、FSSOP3種封裝。X9313的內部功能框圖,如圖3所示。它由輸入部分、5位E2PROM、存儲和調用電路、32選l譯碼器、由MOS場效應管構成的32路模擬開關、電阻陣列6部分組成。其中輸入部分是5位加/減計數器經過三線加/減式接口()與單片機相連,其工作像一個升/降計數器,輸出經譯碼,控制接通某個電子開關,這樣就把電阻陣列上的一個點連接到滑動輸出端。電阻陣列由32個等值的電阻和與之相配套的電子開關組成。根據控制端的電平,計數器的內容還可以儲存到非易失存儲器中以便后續使用。
2個頂腳引線分別接VH和VL,中間抽頭為VW。為3個控制端,其中,為片選端,為低電平時,X9313被選中。此時才能接收的信號。在下降沿使計數器增或減1。如果,滑動端向VH方向滑動,VW與VH之間的電阻減小一個階值。反之,如果,滑動端向VL方向滑動。計數器輸出譯碼后,經過32選1,使滑動端的位置沿電阻陣列移動。當計數器達到某個極端(00000或11111)時,不會循環回復,從00000自動變成1111l,或從11111變成00000,也就是說當為高電平而也為高電平時,計數器的值存儲到非易失存儲器中,系統上電時,器件自動將非易失性存儲器中的值送到計數器,作為計數器的輸出。
2、典型應用
2.1手控調壓電路
圖4所示為。將VH端接+5V,VL接地。從VW端輸出0~+5V的可調電壓。R1、R2為上拉電阻。只要按動開關S1,輸出電壓就升高,每按一次電壓升高0.05V,最高可達5V。如果按住S2即為低電平,此時按S1則每按一次電壓降低0.05V。
2.2X9313與單片機的接口電路
這里以常用的AT89C2051單片機為例介紹數字電位器與單片機的接口電路。電位器的3個控制端分別接AT89C2051的P1.7、P1.6和P1.5。由R1、C1構成上電復位電路,C2、C3和石英晶體JT構成晶振電路。因為單片機I/O端口內部已有上拉電阻,所以上電時上述控制端均為高電平,電位器處于待機狀態,此時應用和上例相同。
相關程序代碼如下:
上面的程序實現了使UD為高電平,此時給數字電位器發送50個脈沖,增大電阻使高低端之間電壓為2.5V。通過單片機傳給數字電位器脈沖信號來控制數字電位器的大小,從而方便而精確地改變電阻值。但是在實際應用中,要注意對數字電位器的誤差進行分析和補償。
應用二:數字電位器實現數控低通濾波器
數字電位器是一種應用普遍的器件,以下介紹如何使用數字電位器構建一個可調帶寬的低通濾波器。
由DS3903構成的音頻低通濾波器如圖1所示。該電路采用單電源供電,電源電壓范圍為2.7~5.5V。包含一級前置衰減,5.0V供電時可處理5.0VP-P(1.77VRMS)輸入。為了產生一個雙極點(極點在同一頻點)低通濾波器(每10倍頻程衰減12dB),電容C3必須是C2的2倍以上,可變電阻POTO和POTl設置相同值,則截止頻率(fC)計算如下:
其中,RPOT是可變電阻POT0和POT2設置對應的電阻值。
該電路的輸入部分(Cl、U1一POTl、U2A、Rl和R2)是音量控制電路,還可將音頻信號的直流偏置到VCC/2,使信號在未嵌位的條件下通過數字電位器和運放器,在任何供電電源下,電路都能夠處理最大信號擺幅。因此,該設計在2.7V至5.0V下工作性能良好。輸出直流電平保持在VCC/2,除非在正常輸出以外工作,電平將偏移到不同工作點。對于已限定工作范圍的應用,可以去掉輸入級電路,采用直接耦合的方式連接到濾波器。去掉輸入電路后,輸出信號只是經截止頻率為fC的雙極點濾波器濾波后的信號,而輸入信號的直流分量則直接旁路到輸出端。