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Digital gegen mechanische Potenziometer: Entwurfs-Betrachtungen, zum von Systems-Leistung zu maximieren

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Digital-Potenziometer sind digitalgesteuerte variable Widerstände, die anstatt ihrer funktionell gleichwertigen mechanischen Gegenstücke benutzt werden können.

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Während digitale Potenziometer vergleichbarer Funktionalität mechanischen Potenziometern die Spezifikationen anbieten, ist die Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit, die mit digitalen Potenziometern für viele Entwürfe verbunden ist, überlegen.

IN VERBINDUNG STEHEND

Permanente Digital-Potenziometer

5 kOhm Digital-Potenziometer funktionieren bei 6 V

Digital-Potenziometer ermöglichen, Spannungs-Justage der Schalten-Modus Versorgungsmaterialien auszugeben

Potenziometer können benutzt werden, um Spannungen oder Strom zu justieren, indem man den Widerstand der Vorrichtung sich unterscheidet. Die Justage kann dann verwendet werden, um ein Unterschiedniveau einzustellen oder zu gewinnen, wenn sie in Verbindung mit anderen Bestandteilen, wie OPamperen verwendet wird. Unter Verwendung eines beweglichen Teilbetrags wie ein digitaler Potenziometer erlaubt Entwerfer zu den Konstruktionssystemen, die flexibel und Multifunktions sind. Z.B. unter Verwendung eines digitalen Potenziometers als Rückgesprächwiderstand in einem OPampere lässt den Gewinn des OPamperes entsprechend Umfang des Eingangssignals abwechseln. Dieses gibt dem Entwerfer den Nutzen der Verringerung der Bestandteile (wie mehrfache OPampere) bei der Maximierung der Art der Eingangssignale kann das System mit einem verringerten PWB-Abdruck arbeiten. Ein digitaler Potenziometer liefert viel Funktionalität in einem kleinen Abdruck.

Digital gegen mechanische Potenziometer

Digital und mechanische Potenziometer teilen Ähnlichkeiten, die sie in vielen Anwendungen auswechselbar sein lassen. Beide sind justierbar, bieten große Auswahlen des Endes an, um Widerstände zu beenden und die Anforderung für einen justierbaren Widerstand des Benutzers zu lösen. Etwas Vorteile, die mechanische Potenziometer über ihren digitalen Gegenstücken haben, umfassen die Fähigkeit, größeren Spannungen, größerer Strombelastbarkeit und Ableitung der größeren Energie zu widerstehen. Jedoch wegen des Entwurfs der mechanischen Potenziometer sind sie für Leistungsänderungen und Zuverlässigkeitsinteressen im Laufe der Zeit anfällig. Sie sind für Schläge empfindlicher und Erschütterungen und der mechanische Wischerkontaktwiderstand können wegen der Oxidation, des Alterns und der Abnutzung ändern. Dieses verringert die verwendbare Lebenszeit eines mechanischen Potenziometers. Ein digitaler Potenziometer besteht aus einigen CMOS-Getriebegattern (Feige. 1). Da es keine mechanischen Elemente gibt, ist der digitale Potenziometer gegen Schläge, Abnutzung, Altern und Kontakt elastisch.

Wie mit allen Bestandteilen gibt es einige zu betrachten Faktoren, wenn man den korrekten Bestandteil für Ihre Anwendung wählt. Die Klassifizierung von, wie wichtig jede Spezifikation ist, hängt vom abschließenden Gebrauch und von anderen Systemsbetrachtungen ab, die in Tabelle 1. verzeichnet werden.

Einige Anwendungen, dass digitale Potenziometer innen allgemein verwendet sind, sind:

· Abschwächer für DC-und Wechselstrom-Signale

· Unterschied des Gewinnes eines OP-Amperes

Unter Verwendung der Digital-Potenziometer als Abschwächer

Ein digitaler Potenziometer kann benutzt werden, um einen einfachen 2digitalen-analog Konverter der niedrigen Entschließung (DAC) zu emulieren. Fig. 2 zeigt diese Einstellung sowie etwas Terminologie, die häufig gesehen wird. , Der Widerstand zwischen Anschlüssn A und B. Die Übergangsfunktion wird auch in Fig. 2 gemerkt

ere:

RAB = Endenwiderstand

RWB = Widerstand zwischen Wischer und b-Anschluss

VREF = Bezugsspannung

Die beste Weise, diese Betrachtungen zu verstehen ist, zu nehmen einen Blick an, wie sie die Wahl des digitalen Potenziometers in einer spezifischen Anwendung beeinflussen und also schauen wir jetzt Fälle eines zwei wichtige Gebrauches für digitale Potenziometer ausführlicher.

Für diese Einstellung gibt es drei beim Wählen eines digitalen Potenziometers zu merken Schlüsselparameter:

· Spannungs-Versorgungsmaterial-Strecke

· Digital-Potenziometerentschließung

· Digital-Potenziometerlinearitäten

Spannung Supply1 und Resolution2 sind wichtige Betrachtungen, da diese Spezifikationen die Strecke der Eingänge umfassen, die der digitale Potenziometer führen kann und Zahl der eindeutigen Widerstandslinien, die erzielt werden können. Die Linearität eines digitalen Potenziometers wird in einer ähnlichen Weise zu DAC spezifiziert? s unter Verwendung INL (integrale Nichtlinearität) und DNL (Digital-Nichtlinearität). INL bezieht sich die auf maximale Abweichung eines realen digitalen Potenziometers von einer idealen geraden Geraden, die von gezeichnet wird, null-einstufen zu komplettem. DNL bezieht sich den auf Unterschied zwischen dem Ausgang und idealen der Übergangsfunktion für aufeinander folgende Codes.

Für Wechselstrom-Anwendungen treffen die gleichen Parameter wie Gleichstrom-Versorgungen auch zu (Spannungs-Versorgungsmaterial-Strecke, Entschließung und Linearitäten). Totalklirren (THD) und Bandbreite ist Schlüsselfaktoren, die auch betrachtet werden sollten.

Digital-Potenziometer sind sehr nützlich, wenn man den Gewinn eines OPamperes sich unterscheidet. Das Gewinnverhältnis von Rb/Ra kann unter Verwendung des digitalen Potenziometers genau eingestellt werden und unterschieden werden. Anwendungen, die Gewinnsteuerung verwenden, umfassen Lautstärkeregler, Sensor-Kalibrierung und -kontrast/Helligkeit in den LCD-Schirmen. Jedoch gibt es einige digitale Potenziometereigenschaften, die während der Konfiguration betrachtet werden müssen.

Wenn ein digitaler Potenziometer im Potenziometermodus benutzt wird, muss man die Übergangsfunktion des digitalen Potenziometers berücksichtigen, während der Widerstand von null-einstufen zu komplettem sich erhöht. Während der Widerstand zwischen ROHEN Zunahmen, RBW sich verringert, verursacht dieser eine logarithmische Übergangsfunktion, die logarithmische Übergangsfunktionen mehr zum menschlichen Ohr und zur Augenantwort entsprochen werden (Fig. 3 (A)).

Wenn die Anwendung eine lineare Antwort erfordert, kann der digitale Potenziometer linearisiert werden entweder, indem man den digitalen Potenziometer im Regelwiderstandmodus verwendet (Fig. 3 (B)), eine Nonius-DAC Konfiguration (Fig. 3 (c)) oder durch? linearer Gewinneinstellungsmodus? , eine Eigenschaft exklusiv zu den Mitgliedern der Familie Fluglageanzeiger-digiPOT+ wie dem AD5144. (Fig. 3 (d)).

Regelwiderstand-Modus mit einem getrennten R? esistor:

Unter Verwendung des digitalen Potenziometers, im Regelwiderstandmodus und -c$legen er in Reihe mit einem getrennten Widerstand, kann der Ausgang linearisiert werden (Fig. 3 (B)). Dieses ist ein einfacher Entwurf jedoch dort sind Entwurfsbetrachtungen, die berücksichtigt werden müssen, um Systemsgenauigkeit beizubehalten.

haben mechanische und digitale Potenziometer eine Toleranz auf dem Widerstand aus verschiedenen Gründen. Für mechanische Potenziometer kann die Toleranz wegen der Schwierigkeit des Erzielens der wiederholbaren Werte sich unterscheiden. Für digitale Potenziometer gibt es die Toleranz wegen des Herstellungsverfahrens, aber es hat Werte, die weit wiederholbareres verglichen mit einem mechanischen Potenziometer sind.

Ein getrennter Oberflächeneinfassungswiderstand kann einen Versatz haben, der so klein ist wie 1%, aber einige digitale Potenziometer können eine aufeinander folgende Widerstandtoleranz von bis 20% haben. Es ist diese Fehlanpassung, die zu Verlust in der Entschließung führen kann und ein bedeutendes Problem sein kann, besonders in den Anwendungen der offenen Schleife, in denen Überwachung nicht praktisch ist, die Störung zu entschädigen. Wo Überwachung möglich ist, lässt die eingebaute Flexibilität der digitalen Potenziometer ein einfaches Kalibrierungsprogramm die Wischerposition des digitalen Potenziometers justieren und auf jeden möglichen Versatz einstellen.

Analoge Vorrichtungen? Mappe der digitalen Potenziometer werden bei unterschiedlichen Toleranzen von 20% unten bis 1% spezifiziert, um die zwingendsten Präzisions- und Genauigkeitsnotwendigkeiten zusammenzubringen. Einige digitale Potenziometer, wie das AD5258/AD5259, Fabriktest die Störungstoleranz und speichern das Resultat im zugänglichen Speicher des Benutzers, um den Widerstand zu erlauben, der an der Produktion zusammenpaßt.

Linearer Gewinn-Einstellungs-Modus

Die abschließende Methode ist der lineare Gewinn-Einstellungs-Modus, der zu Fluglageanzeiger exklusiv ist? Mappe s-digiPOT+. Fig. 3 (d) Erscheinen, wie die patentierte Architektur, die eingeführt wird, die unabhängige Programmierung des Wertes für jede ROHE Schnur und RWB zulässt. Unter Verwendung dieses Modus lässt einen linearen Ausgang indem das Reparieren des Ausganges von einer Schnur (RWB) und die Einstellung der anderen Schnur zu (ROH). Dieser Betrieb ist der Anwendung des digitalen Potenziometers des Regelwiderstandmodus mit getrenntem Widerstand ähnlich, jedoch, welches die Gesamttoleranzstörung kleiner als 1% ohne irgendeine Extraähnlichkeits- oder Reihenwiderstandkombination ist.

Dieses liegt an der Störung in den Widerständen ist allgemein in den Widerstandschnurreihen und kann missachtet werden. Fig. 4 Erscheinen die Fehlanpassungsstörung zwischen den zwei Widerständen ist an den höheren Codes klein. Die falsche Anpassung erhöht sich über ±1% an den Codes niedriger als Viertel-einstufen, aber diese liegt an der Störung, die durch den Effekt des internen CMOS-Schalterwiderstands hinzugefügt wird, der nicht ignoriert werden kann.

Wert des Gedächtnisses

Wenn man digitale Potenziometer verwendet, um Niveaus in den Stromkreisen einzustellen oder Sensoren und Gewinneinstellungen zu kalibrieren, ist die Energie herauf Zustand des digitalen Potenziometers wichtig, genaue und schnelle Konfiguration sicherzustellen. Digital-Potenziometer sind vorhanden in vielen Wahlen, die Vorrichtungsenergien oben im Benutzer bevorzugten Zustand sicherzustellen. Es gibt zwei Kategorien digitaler Potenziometer:

· Löschbar? Die Teile haben ein Aufspan Gedächtniselement, das die Benutzer ausgesuchte auf Energie speichert oben zusammengebaut zu werden Wischerposition.

· Permanent? Die Teile haben nicht ein programmierbares Gedächtnis, stattdessen mittler-stufen die Teilenergien herauf die Wischerposition an der nullskala, oder komplett abhängig von der Teilkonfiguration ein. Sehen Sie jedes ProduktLeistungsblatt für gesamte Details.

Innerhalb der permanenten digitalen Potenziometerklassifikation gibt es weitere Wahlen

· EEPROM

· Einmal programmierbar (OTP)

· Mehrfache Zeit programmierbar (MTP)

Die große Vielfalt der Gedächtniswahlen erlauben, dass die digitale Potenziometerwahl zum bestimmten System hergestellt wird. Z.B. für Systeme, die konstante Justage erfordern, können löschbare digitale Potenziometer benutzt werden. Für Systeme, die nur eine Kalibrierung auf Fabrikprüfung erfordern, kann ein OTP Potenziometer benutzt werden. EEPROM digitale Potenziometer können benutzt werden, um die letzte Wischerposition zu behalten, damit auf Energie herauf den digitalen Potenziometer zum letzten Zustand zurückgeht und fortfahren kann, justiert zu werden, wie nach Energie oben gebraucht worden.

Fußnoten:

1 die Signale, die durch einen digitalen Potenziometer gesendet werden? s-Anschlüß werden auf die maximalen und minimalen Versorgungsmaterial-Spannungen begrenzt. Wenn das Signal das Versorgungsmaterial übersteigt, klemmen die internen ESD-Schutzdioden das Signal fest. Für Wechselstrom-Signale kann das Signal beeinflußt werden, um innerhalb des einzelnen Versorgungsmaterial-Bereiches beizubehalten oder ein Doppel-Versorgungsmaterial zu halten für digitalen Potenziometer.

2 wie ein DAC, bezieht sich Entschließung auf die Zahl Wischerpositionen. Einige allgemeine Zahlen umfassen 128, 256 und können wie 1024 so hoch gehen.

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