分析其中的线性增益部分,可得以下结论:调整机械电位器实际改变了控制端的电压,该电压在4.4~7.4 V范围内每增加0.1 V,输出增益增加约1.38 dB。该指标是数字电位器的选型基础。
3 数字电位器基本原理
数字电位器内部简化原理如图3所示。将n只结构相同的电阻串联在RH,RL之间,每只电阻的两端分别经过一个由CMOS管或者NMOS管构成的模拟开关连在一起,作为数字电位器的抽头,这种模拟开关等效为单刀单掷开关,在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合,从而将串联电阻的一个节点连接到滑动端。
对数字电位器集成电路进行计算机仿真的SPICE(Simulation Program with Intergrate Circuit Emphasis)模型如图4所示。其中R为数字电位器的总电阻,RW为滑动端电阻,CW为滑动端的电容,CH和CL分别为数字电位器高端、低端对地的电容,因所论述的数字电位器工作在近似直流的条件下,所以不考虑其中的分布电容对电路性能的影响。
4 数字电位器选型过程
数字电位器选型时主要考虑以下指标:触点数;总阻值及误差;引脚电压;滑动端电阻及最大电流;温度系数。
4.1 触点数选择
因所选数控电位器线性控制电压在4.4~7.4 V之间,所以计算可得数字电位器触点数与最高控制精度之间的关系如表2所示。
兼顾指标和成本,选择数字触点数为100或128的数字电位器。
4.2 数字电位器满量程电阻值选择
数字电位器常见的满量程阻值有以下几种:1 kΩ,10 kΩ,50 kΩ。
数字电位器阻值选取时需考虑:其工作电流要远大于V_ADJ端的电流,同时最大工作电流一般不超过3 mA。所以选取阻值为10 kΩ。
4.3 数字电位器其他参数选择
4.3.1 工作电压选择
由上述电路分析可知,数字电位器的I/O端口工作电压为0~15 V。
4.3.2 接口选择
数字电位器常见的接口包括以下8种:按键式接口,单线接口,I2C总线接口,三线加减式串行接口,SPI总线接口,Microwire总线接口和两线并行接口。受多通道接收机PCB板上面积限制,所选器件在保证性能的前提下优先选择引脚数比较少的器件。