Цифровые потенциометры

Если строковый ЦАП с выходом по напряжению (рис.28.9, а) рассматривать с точки величины сопротивления межу выводами АС и ВС, то данная схема может исполнять роль потенциометра с переменным сопротивлением, управляемым кодом.

Основу цифровых потенциометров составляет резистивная матрица, как правило, из 256 резисторов равного сопротивления, соединенных последовательно (рис.28.12). Вывод С через ключи S₀…S₂₅₅ может подключаться к любой точке резистивной цепи в зависимости от входного кода. Входной двоичный код преобразуется дешифратором 8×256 в позиционный код, управляемый ключами.

Простейший 8-ми разрядный одноканальный цифровой потенциометр AD8400 фирмы Analog Device (рис.28.13) содержит входной регистр, декодер, 256 ключей и резистивную сетку. Входной код записывается в последовательном виде.

а) б)

Рис.28.12. Структурная (а) и упрощенная схема (б) цифрового потенциометра

Рис.28.13. Цифровой потенциометр AD8400

Достоинством данной схемы является высокая линейность (рис.28.14) и монотонность переходной характеристики. Недостатком схемы является необходимость изготовления большого количества резисторов с одинаковым сопротивлением.

Рис.28.14. Зависимость сопротивлений R_СА и R_СВ от входного кода

Существует большое количество моделей цифровых потенциометров – без энергонезависимой памяти, с однократным программированием, с энергозависимой памятью. Энергонезависимое ЗУ особенно удобно для построения схем с автоматической подстройкой.

В семейство AD8400/02/03 входят 8-разрядные (256 положений движка) одиночные, сдвоенные или счетверённые цифровые потенциометры. Они имеют последовательный интерфейс, позволяющий соединять потенциометры в цепочку, и режим пониженного потребления энергии. Потенциометры выпускаются на сопротивления 1, 10, 50, 100 кОм. Напряжения питания от 2,7 до 5,5 В, потребляемый ток – 5 мкА. Напряжение на выводах потенциометра не должно выходить за границы напряжения питания. Потенциометры обладают низким коэффициентом нелинейных искажений - 0,003% и шумом. Они отличаются низкой потребляемой мощностью, низким "сопротивлением подвижного контакта" – 50 Ом, высокой точностью и линейностью перестройки – 0,5 шага.

Основными областями применения цифровых потенциометров являются перестраиваемые фильтры, линии задержки, времязадающие цепи; схемы перестройки коэффициента передачи, усиления, уровня; согласование импедансов и замена механических потенциометров.