應(yīng)用一：X9313數(shù)字電位器的應(yīng)用

　　數(shù)字電位器的應(yīng)用廣泛，而且按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)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(shù)字電位器X9313為例，介紹數(shù)字電位器的應(yīng)用。

　　1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

　　X9313為工業(yè)級(jí)的32抽頭數(shù)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(nèi)部功能框圖，如圖3所示。它由輸入部分、5位E2PROM、存儲(chǔ)和調(diào)用電路、32選l譯碼器、由MOS場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的32路模擬開關(guān)、電阻陣列6部分組成。其中輸入部分是5位加／減計(jì)數(shù)器經(jīng)過三線加／減式接口（）與單片機(jī)相連，其工作像一個(gè)升／降計(jì)數(shù)器，輸出經(jīng)譯碼，控制接通某個(gè)電子開關(guān)，這樣就把電阻陣列上的一個(gè)點(diǎn)連接到滑動(dòng)輸出端。電阻陣列由32個(gè)等值的電阻和與之相配套的電子開關(guān)組成。根據(jù)控制端的電平，計(jì)數(shù)器的內(nèi)容還可以儲(chǔ)存到非易失存儲(chǔ)器中以便后續(xù)使用。

　　2個(gè)頂腳引線分別接VH和VL，中間抽頭為VW。為3個(gè)控制端，其中，為片選端，為低電平時(shí)，X9313被選中。此時(shí)才能接收的信號(hào)。在下降沿使計(jì)數(shù)器增或減1。如果，滑動(dòng)端向VH方向滑動(dòng)，VW與VH之間的電阻減小一個(gè)階值。反之，如果，滑動(dòng)端向VL方向滑動(dòng)。計(jì)數(shù)器輸出譯碼后，經(jīng)過32選1，使滑動(dòng)端的位置沿電阻陣列移動(dòng)。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到某個(gè)極端（00000或11111）時(shí)，不會(huì)循環(huán)回復(fù)，從00000自動(dòng)變成1111l，或從11111變成00000，也就是說當(dāng)為高電平而也為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器的值存儲(chǔ)到非易失存儲(chǔ)器中，系統(tǒng)上電時(shí)，器件自動(dòng)將非易失性存儲(chǔ)器中的值送到計(jì)數(shù)器，作為計(jì)數(shù)器的輸出。

　　2、典型應(yīng)用

　　2.1手控調(diào)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(diào)電壓。R1、R2為上拉電阻。只要按動(dòng)開關(guān)S1，輸出電壓就升高，每按一次電壓升高0．05V，最高可達(dá)5V。如果按住S2即為低電平，此時(shí)按S1則每按一次電壓降低0．05V。

　　2.2X9313與單片機(jī)的接口電路

　　這里以常用的AT89C2051單片機(jī)為例介紹數(shù)字電位器與單片機(jī)的接口電路。電位器的3個(gè)控制端分別接AT89C2051的P1．7、P1．6和P1．5。由R1、C1構(gòu)成上電復(fù)位電路，C2、C3和石英晶體JT構(gòu)成晶振電路。因?yàn)閱纹瑱C(jī)I／O端口內(nèi)部已有上拉電阻，所以上電時(shí)上述控制端均為高電平，電位器處于待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)用和上例相同。

　　相關(guān)程序代碼如下：

　　上面的程序?qū)崿F(xiàn)了使UD為高電平，此時(shí)給數(shù)字電位器發(fā)送50個(gè)脈沖，增大電阻使高低端之間電壓為2．5V。通過單片機(jī)傳給數(shù)字電位器脈沖信號(hào)來控制數(shù)字電位器的大小，從而方便而精確地改變電阻值。但是在實(shí)際應(yīng)用中，要注意對(duì)數(shù)字電位器的誤差進(jìn)行分析和補(bǔ)償。

　　應(yīng)用二：數(shù)字電位器實(shí)現(xiàn)數(shù)控低通濾波器

　　數(shù)字電位器是一種應(yīng)用普遍的器件，以下介紹如何使用數(shù)字電位器構(gòu)建一個(gè)可調(diào)帶寬的低通濾波器。

　　由DS3903構(gòu)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(jí)前置衰減，5．0V供電時(shí)可處理5．0VP-P（1．77VRMS）輸入。為了產(chǎn)生一個(gè)雙極點(diǎn)（極點(diǎn)在同一頻點(diǎn)）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(shè)置相同值，則截止頻率（fC）計(jì)算如下：

　　其中，RPOT是可變電阻POT0和POT2設(shè)置對(duì)應(yīng)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(hào)的直流偏置到VCC／2，使信號(hào)在未嵌位的條件下通過數(shù)字電位器和運(yùn)放器，在任何供電電源下，電路都能夠處理最大信號(hào)擺幅。因此，該設(shè)計(jì)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(diǎn)。對(duì)于已限定工作范圍的應(yīng)用，可以去掉輸入級(jí)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(hào)只是經(jīng)截止頻率為fC的雙極點(diǎn)濾波器濾波后的信號(hào)，而輸入信號(hào)的直流分量則直接旁路到輸出端。

　　通過更改電容或選擇不同端到端電阻的數(shù)字電位器，該電路的截止頻率可設(shè)置為500kHz。

　　用于計(jì)算RPOT的數(shù)字電阻模型如圖2所示，對(duì)于指定位置，相應(yīng)的開關(guān)將閉合而其他位置的開關(guān)則開路。電位器每遞增一個(gè)單元位置，電阻將相應(yīng)增加LSB（對(duì)DS3903，10kΩ／128=78Ω），最高抽頭位置除外，最高抽頭位置為電位器電阻的并聯(lián)組合，則引起非線性。通過下式計(jì)算RPOT：

　　其中：RLSB是端到端電阻除以抽頭數(shù)；RW是滑動(dòng)端、電阻；n是電位器的編程位置；a是數(shù)字電位器的總抽頭數(shù)。

　　圖3所示給出了DS390310kΩ電位器的RPOT電阻值和抽頭位置之間的關(guān)系圖，假定端到端電阻為10kΩ，滑動(dòng)端電阻最小值是500Ω。這兩個(gè)參數(shù)都會(huì)對(duì)濾波特性產(chǎn)生顯著影響，但主要影響的是截止頻率的最小值和最大值，實(shí)際截止頻率可以在其最小值和最大值之間調(diào)節(jié)，選擇適當(dāng)?shù)碾娙葜导纯蓪⒔刂诡l率設(shè)置在可調(diào)范圍內(nèi)所要求的頻點(diǎn)。

　　應(yīng)用三：數(shù)字電位器在氣體檢測(cè)電路的應(yīng)用

　　本電路使用雙變阻數(shù)字電位器MCP42X2，其最大阻值可達(dá)100K歐。電路如下圖

　　電路采用16位高精度AD轉(zhuǎn)換芯片，AD值從0到65535。理論上，氣體零點(diǎn)標(biāo)定的時(shí)AD值為0，達(dá)到100%量程時(shí)AD值為65535；實(shí)際上，零點(diǎn)標(biāo)定時(shí)AD值不一定能調(diào)整到0，這樣就需要結(jié)合軟件調(diào)零，既通過記錄下零點(diǎn)標(biāo)定時(shí)的AD值，在計(jì)算濃度值的時(shí)候?qū)?dāng)前濃度AD值減去零點(diǎn)AD值就可以了。所以，零點(diǎn)標(biāo)定時(shí)只需調(diào)整數(shù)字電位器將AD值調(diào)制一個(gè)較低范圍就可以了。而量程標(biāo)定時(shí)，不一定在100%量程濃度的氣體下進(jìn)行，只需在軟件中計(jì)算當(dāng)前實(shí)際標(biāo)定濃度對(duì)應(yīng)的AD值，并調(diào)整數(shù)字點(diǎn)位器使放大倍數(shù)滿足AD采樣到的AD值接近該AD值既可。

　　零點(diǎn)標(biāo)定：0 《 AD0 《 0XFFFF*1%

　　量程標(biāo)定：（當(dāng)前濃度/量程）*0XFFFF *80% 《 AD1 《 （當(dāng)前濃度/量程）*0XFFFF

　　應(yīng)用四：數(shù)字電位器在音頻電路中的應(yīng)用

　　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)抽頭位置的瞬變過程，如果抽頭位置沒有精確地切換到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)字電位器包含的過零檢測(cè)功能（如DS1802）可確保在檢測(cè)到過零（OV）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。

　　圖1是一個(gè)惠斯通橋電路，可用來將輸入信號(hào)偏置在VCC/2。該電路允許交流信號(hào)通過位于中間位置的電阻（電位器），來對(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^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1（b）是在圖1（a）基礎(chǔ)上構(gòu)建的電路，該電路的輸入阻抗為137kQ，橋電路和輸入電容造成的信號(hào)衰減為12dB（20Hz）。此外，還需要在靠近DS1802和MAX4167的VCC號(hào)|腳加旁路電容。