１ 用數(shù)字電位器替代機(jī)械式電位器

數(shù)字電位器的寫(xiě)次數(shù)很容易達(dá)到５００００次，而機(jī)械式電位器的調(diào)節(jié)次數(shù)一般只有幾千次，甚至幾百次。目前市場(chǎng)上提供的數(shù)字電位器的分辨率在３２級(jí)（５位）到２５６級(jí)（８位）甚至更高。對(duì)于像ＬＣＤ顯示器對(duì)比度調(diào)節(jié)或其它動(dòng)態(tài)范圍要求不高的應(yīng)用，設(shè)計(jì)時(shí)可以選用低分辨率、低成本的數(shù)字電位器。而高分辨率的數(shù)字電位器則被廣泛用于動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)９０ｄＢ的音頻和Ｈｉ－Ｆｉ設(shè)備中。數(shù)字電位器具有易失和非易失兩種類型，非易失數(shù)字電位器與機(jī)械式電位器很相似，它們無(wú)論上電與否都可以保持電阻值設(shè)置，特別是ＭＡＸ５４２７／ＭＡＸ５４２８／ＭＡＸ５４２９數(shù)字電位器，更具有獨(dú)特的編程特性，每個(gè)器件帶有一個(gè)一次性編程（ＯＴＰ）存儲(chǔ)器，能夠在上電復(fù)位（ＰＯＲ）時(shí)將抽頭位置設(shè)置在用戶定義的數(shù)值，且抽頭位置保持可調(diào)，但在上電時(shí)總是返回到所設(shè)置的位置。另外，利用ＯＴＰ功能也可以關(guān)閉接口操作，使抽頭位置始終保持在所希望的地方。這樣，器件就像一個(gè)阻值固定的分壓器，而不是電位器。

大多數(shù)數(shù)字電位器可以通過(guò)傳統(tǒng)的Ｉ２Ｃ或ＳＰＩ接口進(jìn)行編程，有些器件則采用上／下脈沖計(jì)數(shù)調(diào)節(jié)方式。采用數(shù)字電位器有很多優(yōu)勢(shì)，首先，這些電位器對(duì)灰塵、污垢和潮濕的環(huán)境不敏感，而這些因素對(duì)于機(jī)械式電位器來(lái)說(shuō)則是致命的。數(shù)字電位器幾乎能夠在任何電子系統(tǒng)中替代老式的機(jī)械電位器，而不僅僅是在音頻產(chǎn)品，圖１列出了數(shù)字電位器的幾種典型應(yīng)用。

圖1

２　數(shù)字電位器在音頻設(shè)備中的應(yīng)用

與機(jī)械式電位器相比，數(shù)字電位器的另一優(yōu)勢(shì)是可以直接安裝在電路板的信號(hào)通道上，而不需要復(fù)雜、昂貴的機(jī)械與電控的整合方案。數(shù)字電位器可提高電子噪聲抑制能力，不存在機(jī)械電位器連線拾取的干擾信號(hào)。傳統(tǒng)的數(shù)字電位器只是簡(jiǎn)單地直接取代機(jī)械式電位器，它們具有相同的使用方法，因而無(wú)需做過(guò)多的說(shuō)明。然而，對(duì)于特殊用途的器件，（如低成本立體聲音量控制），使用時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些特殊問(wèn)題。

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，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。

圖2

3 基于電位器的電壓電阻轉(zhuǎn)換電路

在工業(yè)控制和偏置調(diào)節(jié)電路中，有時(shí)需要將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電阻，這一過(guò)程在具體實(shí)施時(shí)有一定的難度。圖３利用兩路數(shù)字電位器提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換方案。圖中，數(shù)字電位器Ｕ１和運(yùn)算放大器Ｕ３構(gòu)成數(shù)字采樣保持電路，Ｕ１通過(guò)調(diào)節(jié)其內(nèi)部分壓比保證ＶＷＩＰＥＲ對(duì) ＶＩＮ的跟蹤，這樣，滑動(dòng)端電阻將與ＶＩＮ成正比。由于Ｕ１、Ｕ２的數(shù)字輸入是連接在一起的，Ｕ２的滑動(dòng)端位置與