Digitální potenciometr - Digital potentiometer
Digitální potenciometr (nazývané také odporovou digitálně-analogový převodník , nebo neformálně DigiPot ) je digitálně řízený elektronická součástka, která napodobuje analogových funkcí u potenciometru . Často se používá k ořezávání a škálování analogových signálů mikrokontroléry .
Design
Digitální potenciometr je postaven buď z integrovaného obvodu rezistorového žebříku, nebo z digitálně-analogového převodníku, i když běžnější je konstrukce rezistorového žebříku. Každý krok na rezistorovém žebříku má svůj vlastní spínač, kterým lze tento krok připojit k výstupní svorce potenciometru. Zvolený krok na žebříku určuje poměr odporu digitálního potenciometru. Počet kroků je obvykle indikován bitovou hodnotou, např. 8 bitů se rovná 256 krokům; 8 bitů je nejběžnější, ale rozlišení mezi 5 a 10 bity (kroky 32 až 1024) jsou k dispozici. Digitální potenciometr používá pro signalizaci digitální protokoly jako I²C nebo Serial Peripheral Interface Bus ; někteří používají jednodušší protokoly nahoru / dolů. Některá typická použití digitálních potenciometrů jsou v obvodech vyžadujících řízení zesílení zesilovačů (často přístrojové zesilovače ), vyvážení zvuku malého signálu a nastavení offsetu.
Většina digitálních potenciometrů používá pouze volatilní paměť, což znamená, že zapomenou na svou polohu, když jsou vypnuty (při zapnutí budou hlásit výchozí hodnotu, často svou střední hodnotu) - pokud se použijí, jejich poslední poloha může být uložena mikrokontrolérem nebo FPGA, ke kterým jsou připojeni. Někteří digipoti obsahují své vlastní energeticky nezávislé úložiště, takže jejich výchozí hodnoty při zapnutí budou stejné, jaké se zobrazily před vypnutím.
Omezení
I když jsou digitální potenciometry podobné běžným potenciometrům, jsou omezeny proudovým limitem v rozmezí desítek miliampérů. Většina digitálních potenciometrů také omezuje rozsah napětí na dvou vstupních svorkách (rezistoru) na rozsah digitálního napájení (0–5 VDC), takže k nahrazení běžného potenciometru je zapotřebí dalších obvodů. Dále namísto zdánlivě kontinuálního řízení, které lze získat z víceotáčkového odporového potenciometru, mají digitální potenciometry diskrétní kroky odporu. (Potřebné schéma)
Dalším omezením je, že ke kontrole překročení analogového střídavého signálu nulou je často nutná speciální logika, aby bylo možné změnit hodnotu odporu, aniž by došlo k slyšitelnému kliknutí na výstupu pro zvukové zesilovače. (Potřebné schéma)
Těkavé digitální potenciometry se také liší od elektromechanických potenciometry v tom, že při zapnutí bude odpor po cyklu napájení výchozí (pravděpodobně) na jinou hodnotu. Podobně je jejich odpor platný, pouze pokud je k dispozici správné stejnosměrné napájecí napětí. Když je napětí odpojeno, odpor mezi dvěma koncovými body a (nominálním) stěračem není definován. V obvodu operačního zesilovače může impedance skutečného potenciometru ve vypnutém stavu pomoci stabilizovat pracovní bod stejnosměrného proudu obvodu během fáze zapnutí. To nemusí být případ, když je použit digitální potenciometr.
Elektromechanické i digitální potenciometry mají obecně špatné tolerance (typicky ± 20%), špatné teplotní koeficienty (mnoho stovek ppm na stupeň C) a stop odpor, který je obvykle asi 0,5 - 1% odporu celého rozsahu. Pamatujte, že odpor zastavení je zbytkový odpor, když je odpor terminálu vůči stěrači nastaven na minimální hodnotu.
Násobení DAC používané jako digitální potenciometr může většinu těchto omezení eliminovat. Typicky je možné rozpětí signálu od +15 V do -15 V s 16bitovým řízením, tj. 65535 diskrétních nastavených hodnot, a drift a nelinearita jsou zanedbatelné. DAC však musí být inicializován pokaždé, když je systém zapnut, což se obvykle provádí pomocí softwaru ve vestavěném mikrokontroléru. Násobící DAC nelze přímo použít jako reostat (2vodičové připojení), ale v tomto režimu si digipot stejně vede špatně kvůli teplotnímu koeficientu a toleranci odporu.
