Digitals contre les potentiomètres mécaniques : Considérations de conception pour maximiser l'exécution de système

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Des potentiomètres peuvent être employés pour ajuster des tensions ou des courants en variant la résistance du dispositif. L'ajustement peut alors être employé pour placer un niveau de variation ou pour le gagner une fois utilisé en même temps que d'autres composants, tels qu'op-ampères. Utilisant un composant variable tel qu'un potentiomètre numérique permet des concepteurs aux systèmes de conception qui sont flexibles et multifonctionnels. Par exemple, utilisant un potentiomètre numérique comme résistance de rétroaction en op-ampère permet au gain du l'op-ampère d'alterner selon l'amplitude du signal d'entrée. Ceci donne au concepteur l'avantage de réduire les composants (tels qu'op-ampères multiples) tout en maximisant le type de signaux d'entrée le système peut fonctionner avec une empreinte de pas réduite de carte. Un potentiomètre numérique fournit beaucoup de fonctionnalité dans une petite empreinte de pas.

Digitals et potentiomètres mécaniques partagent les similitudes qui leur permettent d'être interchangeables dans beaucoup d'applications. Tous les deux sont réglables, offrent de grandes sélections d'extrémité pour finir des résistances et pour résoudre la condition pour une résistance réglable d'utilisateur. Quelques avantages que les potentiomètres mécaniques ont au-dessus de leurs contre-parties numériques incluent la capacité de résister à de plus grandes tensions, à de plus grandes possibilités de transport courantes et à la dissipation de pouvoir plus étendu. Cependant, en raison de la conception des potentiomètres mécaniques ils sont à changements d'exécution et à soucis enclins de fiabilité avec le temps. Ils sont plus sensibles aux chocs et les vibrations et la résistance de contact mécanique d'essuie-glace peuvent changer en raison de l'oxydation, du vieillissement et de l'usage. Ceci réduit la vie utilisable d'un potentiomètre mécanique. Un potentiomètre numérique se compose d'un certain nombre de portes de transmission de CMOS (fig. 1). Car il n'y a aucun élément mécanique, le potentiomètre numérique est résilient contre des chocs, l'usage, le vieillissement et le contact.

Comme avec tous les composants il y a quelques facteurs à considérer en choisissant le composant correct pour votre application. Le rang de la façon dont important chaque spécifications sont dépendra d'utiliser-et final que d'autres considérations de système ont énuméré dans le tableau 1.

Un potentiomètre numérique peut être utilisé pour émuler un convertisseur numérique-analogique à basse résolution simple (DAC). Fig. 2 montre cette installation aussi bien qu'une certaine terminologie qui est fréquemment vue. , La résistance entre les bornes A et B. La fonction de transfert est également notée dans fig. 2

La meilleure manière de comprendre ces considérations est de jeter un coup d'oeil à la façon dont elles affectent le choix du potentiomètre numérique dans une application spécifique et ainsi nous regarderons maintenant deux cas importants d'une utilisation pour les potentiomètres numériques en plus détail.

La tension Supply1 et Resolution2 sont des considérations importantes car ces caractéristiques couvrent la gamme des entrées que le potentiomètre numérique peut passer et nombre de niveaux de résistance distincts qui peuvent être réalisés. La linéarité d'un potentiomètre numérique est spécifiée d'une façon semblable à DAC ? s utilisant INL (non-linéarité intégrale) et DNL (non-linéarité de Digitals). INL se rapporte à la déviation maximum d'un vrai potentiomètre numérique d'une ligne droite idéale tracée de zéro-mesure à complet. DNL se rapporte à la différence entre le rendement et la fonction de transfert idéale pour des codes successifs.

Pour des applications à C.A., les mêmes paramètres que des approvisionnements d'alimentation CC S'appliquent également (chaîne, résolution et linéarités d'approvisionnement de tension). La déformation harmonique totale (THD) et la largeur de bande sont des facteurs clé qui devraient également être considérés.

Les potentiomètres de Digitals sont très utiles en variant le gain d'un op-ampère. Le rapport de gain de Rb/Ra peut être placé et varié avec précision utilisant le potentiomètre numérique. Les applications qui utilisent la commande de gain incluent la commande de volume, le calibrage et le contraste de sonde/éclat dans des écrans d'affichage à cristaux liquides. Cependant, il y a un certain nombre de caractéristiques numériques de potentiomètre qui doivent être considérées pendant la configuration.

Quand un potentiomètre numérique est utilisé dans le mode de potentiomètre, on doit se rendre compte de la fonction de transfert du potentiomètre numérique à mesure que la résistance augmente de zéro-mesurent à complet. Pendant que la résistance entre les augmentations CRUES, RBW diminue, ceci crée une fonction de transfert logarithmique des fonctions de transfert que logarithmiques davantage sont adaptées à l'oreille et à la réponse humaines d'oeil (fig. 3 (a)).

Si l'application exige une réponse linéaire, le potentiomètre numérique peut-il être linéarisé ou en utilisant le potentiomètre numérique dans le mode de rhéostat (fig. 3 (b)), une configuration vernier de DAC (fig. 3 (c)) ou par ? mode linéaire d'arrangement de gain ? , un dispositif exclusif aux membres de la famille de l'ADI digiPOT+ tels que l'AD5144. (Fig. 3 (d)).

Utilisant le potentiomètre numérique en mode et placement de rhéostat de lui en série avec une résistance discrète, le rendement peut être linéarisé (fig. 3 (b)). C'est une conception simple cependant là sont des considérations de conception qui doivent être prises en considération pour maintenir l'exactitude de système.

Les potentiomètres mécaniques et numériques ont une tolérance sur la résistance pour différentes raisons. Pour les potentiomètres mécaniques, la tolérance peut varier en raison de la difficulté de réaliser des valeurs qu'on peut répéter. Pour les potentiomètres numériques, il y a de tolérance due au processus de fabrication mais il a les valeurs qui sont bien plus qu'on peut répéter comparé à un potentiomètre mécanique.

Une résistance extérieure discrète de bâti peut avoir un excentrage aussi petit que 1%, mais quelques potentiomètres numériques peuvent avoir une tolérance bout à bout de résistance jusqu'à de 20%. C'est cette disparité qui peut mener à la perte dans la résolution et peut être un problème significatif, en particulier dans des applications de boucle ouverte où la surveillance n'est pas pratique pour compenser l'erreur. Là où la surveillance est possible la flexibilité intégrée des potentiomètres numériques permet à une routine simple de calibrage d'ajuster la position d'essuie-glace du potentiomètre numérique et de s'ajuster à tous les excentrages.

Unités analogiques ? la brochure des potentiomètres numériques sont spécifiées avec des tolérances variables de 20% vers le bas à 1% pour assortir les besoins de précision les plus rigoureux et d'exactitude. Quelques potentiomètres numériques, tels que l'AD5258/AD5259, essai d'usine la tolérance d'erreur et stockent le résultat dans la mémoire accessible d'utilisateur pour permettre la résistance s'assortissant à la production.

La méthode finale est le mode linéaire d'arrangement de gain exclusif à l'ADI ? brochure de s digiPOT+. Fig. 3 (d) expositions comment l'architecture brevetée mise en application tient compte de la programmation indépendante de la valeur pour chaque corde CRUE et RWB. Utilisant ce mode tient compte d'un résultat linéaire en fixant le rendement d'une corde (RWB) et en plaçant l'autre corde (CRUE). Cette opération est semblable à utiliser le potentiomètre numérique de mode de rhéostat avec la résistance discrète cependant que l'erreur de tolérance globale est moins de 1% sans n'importe quelle combinaison supplémentaire de résistance de parallèle ou de séries.

C'est dû à l'erreur dans les résistances est commun dans des rangées de corde de résistance et peut être négligé. Fig. 4 expositions l'erreur de disparité entre les deux résistances est petite à des codes plus élevés. La non-adaptation augmente au-dessus de ±1% aux codes plus bas que quart-mesurent mais c'est due à l'erreur supplémentaire par l'effet de la résistance interne de commutateurs de CMOS qui ne peut pas être ignorée.

À l'aide des potentiomètres numériques pour placer des niveaux dans des circuits ou pour calibrer des sondes et des arrangements de gain la puissance vers le haut de l'état du potentiomètre numérique est importante pour assurer la configuration précise et prompte. Les potentiomètres de Digitals sont disponibles dans beaucoup d'options pour assurer les puissances de dispositif vers le haut dans l'état préféré par utilisateurs. Il y a deux catégories de potentiomètre numérique :

· Non-volatile ? Les pièces n'ont pas une mémoire programmable, au lieu de cela les puissances de pièce vers le haut de la position d'essuie-glace à la balance zéro, mi-mesurent ou complet selon la configuration de pièce. Voir la chaque fiche technique de produits pour les détails complets.

La large variété d'options de mémoire permettent au choix numérique de potentiomètre d'être conçu en fonction le système particulier. Par exemple, pour les systèmes qui exigent l'ajustement constant, des potentiomètres numériques volatils peuvent être utilisés. Pour les systèmes qui exigent seulement un calibrage sur l'essai d'usine, un potentiomètre d'OTP peut être utilisé. Des potentiomètres numériques d'EEPROM peuvent être utilisés pour maintenir la dernière position d'essuie-glace de sorte que sur la puissance vers le haut du potentiomètre numérique revienne au dernier état et puisse continuer à être ajusté comme nécessaire après puissance vers le haut.

1 les signaux qui sont envoyés par un potentiomètre numérique ? des bornes de s sont limitées aux tensions d'alimentation maximum et minimum. Si le signal dépasse l'approvisionnement, les diodes internes de protection d'ESD maintiendront le signal. Pour des signaux à C.A., le signal peut être polarisé pour maintenir dans la marge simple d'approvisionnement ou pour considérer un approvisionnement duel potentiomètre numérique.

Fig. 2. potentiomètre de Digitals comme DAC à basse résolution.

Fig. 3 : Représentation de configurations de potentiomètre : (a) (b) mode linéaire d'arrangement de gain du rhéostat (c) DAC (d) vernier logarithmique