Схема электронного потенциометра

Рубрикатор

Наши новости

Подписка на новости

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Цифровые потенциометры

Пушкарев Михаил

Цифровые потенциометры — альтернатива электромеханическим переменным резисторам. Их применение позволяет придать новые свойства электронным устройствам при одновременном уменьшении массогабаритных показателей и повышении надежности.

Практически каждая электронная схема содержит элементы, предназначенные для заводской подстройки характеристик или для оперативного управления ими пользователем аппаратуры. В подавляющем большинстве случаев для этих целей предназначены переменные резисторы, номенклатура которых весьма велика. Заменой электромеханическим резисторам с подвижным контактом, имеющим ограниченный ресурс, относительно большие габариты, требующим ручной установки в необходимое положение, становятся цифровые потенциометры (ЦП). Они тоже имеют свои ограничения по применению, однако при грамотном использовании способны заменить электромеханические устройства в подавляющем большинстве применений.

Структурная схема типичного цифрового потенциометра показана на рис. 1.

Цепочка резисторов с отводами, коммутируемыми ключами, представляет собой собственно потенциометр с тремя выводами RH, RL и RW. Положение движка RW определяется позицией замкнутого ключа. Ключи управляются регистром (счетчиком) через дешифратор. Состояние счетчика изменяется через интерфейс входными логическими сигналами либо непосредственно, либо считыванием установленной в энергонезависимой памяти позиции. Управляющая логика обеспечивает заданный режим работы. ЦП должен иметь, по крайней мере, два вывода для подключения питающего напряжения — VCC и GND. Для работы в двухполярном режиме требуется вывод для подключения источника отрицательной полярности VSS. В некоторых ЦП, особенно предназначенных для использования при повышенных напряжениях, прикладываемых к резистивному элементу, могут присутствовать отдельные выводы для подключения к источнику питания аналоговой части V+ и V–. Для управления по соответствующей цифровой шине предназначено несколько интерфейсных выводов. От одного до четырех адресных выводов используется для присвоения индивидуального адреса ЦП при работе нескольких устройств на одной шине. Конкретный тип ЦП в зависимости от своих функциональных возможностей может иметь как более простую, так и более сложную схему.

Перечень фирм-производителей цифровых потенциометров, а также их основные характеристики приведены в таблице 1.

Номенклатура ЦП, представленная в таблице 2, предоставляет разработчику богатый выбор. Наиболее широкие возможности имеют ЦП от Analog Devices, Intersil и Maxim.

Схема включения

Большинство ЦП имеет три вывода от резистивного элемента, позволяющие включать устройство и потенциометром, и реостатом. Такие ЦП, как AD5246, AD5248, CAT5121, CAT5122, ISL90460, MAX5434, MCP4012, имеют только два вывода, позволяющие включать их только реостатом. AD5162, MAX5403_5, MAX5498_9 содержат один потенциометр и один реостат. В некоторых моделях, имеющих корпус с малым количеством выводов, к примеру ISL90460, ISL90462, вывод RL объединен с выводом GND, что несколько ограничивает схемотехнические возможности их применения. Обозначение выводов потенциометра RL и RH условно, определенно только, что с увеличением кода, управляющего потенциометром, растет сопротивление между выводами RL и RW.

Функциональная характеристика

Подавляющее большинство ЦП имеет линейную зависимость сопротивления от управляющего кода. Небольшая номенклатура ЦП имеет логарифмическую, как CAT5116, X9314, X9460, DS1866, MAX5407_11, или псевдологарифмическую, как DS1666, зависимость сопротивления от кода. Например, модели AD5231, AD5232, AD5235, AD5253_5 имеют две программируемые пользователем зависимости сопротивления — линейную и логарифмическую.

Номинальное сопротивление

Номинальное значение сопротивления резисторов находится в пределах от 1 до 1000 кОм. Нижний предел сопротивления ограничен как используемыми резистивными материалами, так и существенным увеличением влияния сопротивления движка. Большинство ЦП имеют номинальные значения сопротивления, равные 10, 50, 100 кОм. Потенциометры сопротивлением 1000 кОм производит только Analog Devices (AD5222, AD5241, AD5242). Отклонение сопротивления от номинального значения довольно значительно, в пределах ±(15–35)%, что объясняется сложностью производства точных резисторов по технологии интегральных схем.

Температурный коэффициент сопротивления

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) находится в пределах ±(15–850) ppm/°С. Нижнее значение параметра соответствует уровню наилучших по этой характеристике металлофольговых переменных резисторов, а верхнее значение намного лучше, чем у углеродистых переменных резисторов. Значительно меньше температурный коэффициент отношения сопротивлений (ТКОС) (температурный коэффициент делителя), равный ±(1–60) ppm/°С. Для некоторых типов цифровых потенциометров величина ТКОС весьма мала при значительном ТКС (для MCP410x и MCP420x ±1 и ±800 ppm/°С соответственно). Стоит отметить, что обычно ТКС нормируется для полного сопротивления, а ТКОС — в среднем положении движка, при этом приводятся типовые значения параметров, однако из этих правил есть исключения. Так, для AD5259 типовое значение ТКС в начальном и среднем положении движка равно соответственно 500 и 15 ppm/°C, а типовое значение ТКОС — 60 и 5 ppm/°C. Для большинства ЦП фирмы Catalist Semiconductor и части ЦП фирмы Intersil нормировано максимальное значение ТКОС, равное 20 ppm/°C.

Сопротивление движка

В ЦП отсутствует подвижный контакт к резистивному элементу, его функции выполняет набор электронных ключей, коммутирующий отводы от цепочки резисторов на вывод RW. В качестве ключей используются МОП-транзисторы, а сопротивление канала выступает в роли контактного сопротивления (сопротивления движка). Его типовое значение для разных моделей ЦП находится в пределах от 15 Ом (для AD5233) до 1000 Ом (для MAX5436_9). Максимальное значение сопротивления движка превышает типовое в несколько раз. Сопротивление канала МОП-транзистора зависит от напряжения питания, имеет большой температурный дрейф, что осложняет применение ЦП, особенно в режиме реостата или при заметной нагрузке потенциометра.

Количество ступеней

Следующее отличие ЦП от электромеханических резисторов в дискретном характере изменения сопротивления. Поскольку резистивный элемент представляет собой цепочку резисторов с отводами, сопротивление изменяется скачками от ступени к ступени, а разрешающая способность зависит от количества ступеней, которых в различных моделях ЦП может быть от 8 до 1024. Ненулевая разрешающая способность характерна и для проволочных переменных резисторов, часто используемых в качестве регулировочных элементов в прецизионных устройствах. В диапазоне сопротивлений 10–50 кОм эквивалентное и лучшее разрешение по сравнению с проволочными переменными резисторами имеют ЦП с количеством ступеней 512 и 1024. Обычно для ЦП с несколькими потенциометрами в корпусе количество ступеней одинаково для всех потенциометров. DS1845, DS1855 имеют один потенциометр на 100 ступеней, второй на 256 ступеней, а DS1846 — два потенциометра на 100 ступеней, один на 256 ступеней.

Количество резисторов в корпусе

Конструктивно в одном корпусе объединяются от одного до шести резисторов. Шесть резисторов в корпусе имеют только AD5206 и DS3930, причем в последнем присутствуют общий для всех резисторов вывод RL и два вывода RH, каждый на группу из трех резисторов. Практически все ЦП имеют в корпусе резисторы с одинаковыми номинальными сопротивлениями. Исключение — DS1845, DS1846, DS1855, DS3902, DS3906, X9241AM, включающие от двух до четырех потенциометров различных номиналов. Некоторые модели с двумя и более резисторами в корпусе обладают хорошо согласованными характеристиками. Для всех ЦП Catalist Semiconductor и части ЦП Analog Devices нормировано максимальное различие в сопротивлениях потенциометров в корпусе не более 1%.

Нелинейность характеристики

Для ЦП с линейной характеристикой нормируются дифференциальные и интегральные нелинейности в единицах младшего значащего разряда при включении потенциометром и реостатом. Значения нелинейности при включении потенциометром не более 0,25–2 МЗР для интегральной нелинейности, и не более 0,2–1 МЗР для дифференциальной нелинейности. Нелинейности при включении реостатом обычно равны или несколько больше соответствующих значений при включении потенциометром. Для ЦП с логарифмической характеристикой обычно приведены максимальные отклонения в дБ от идеальной характеристики.

Потенциометры, имеющие в своем составе энергонезависимую память EEPROM, при подаче питающих напряжений устанавливаются в определенное положение, программируемое при регулировке электронного устройства. Если ЦП не имеет встроенной энергонезависимой памяти, то при включении питания, как правило, его движок устанавливается в начальное положение в ЦП с логарифмической характеристикой и в среднее положение в ЦП с линейной характеристикой. В AD5228 предустановка в начальное или среднее положение при подаче питания программируется коммутацией соответствующего вывода. Все ЦП фирмы Winbond Electronics и большая часть ЦП фирм Catalist Semiconductor и Intersil имеют встроенную энергонезависимую память. Все ЦП фирм Austriamicrosystems и Microchip, напротив, не имеют такой памяти. Среди ЦП, выпускаемых Analog Devices и Maxim, есть однократно программируемые изделия. Такие ЦП после установки движка в требуемое положение можно перевести в состояние, при котором последующая регулировка будет уже невозможна.

Допустимое напряжение на выводах

Принципиальное отличие ЦП от переменных резисторов в том, что напряжение на выводах ЦП не может быть больше регламентированного. Для большинства моделей это напряжение не может превышать напряжения питания. Подавляющее большинство ЦП предназначены для работы с однополярным источником питания напряжением 3–5 В, соответственно и потенциалы на выводах должны находиться в пределах 0–3(5) В. Это ограничивает область применения ЦП, но с учетом тенденции снижения питающего напряжения аппаратуры мест, в которых переменные резисторы не могут быть заменены ЦП, остается все меньше. Потенциометры X9318, X9319 при напряжении питания 5 В имеют допустимый диапазон напряжений на выводах потенциометра 0–8 В и 0–10 В соответственно, а XISL95310, ISL95311 даже 0–13 В. ЦП AD5260, AD5262, AD5280, AD5282 при соответствующем напряжении питания в однополярном режиме допускают напряжения на выводах в пределах 0–15 В, а AD5290 и AD7376 — в пределах 0–30 В. X9313, X9314, X9511 и некоторые другие ЦП от Intersil при однополярном питании работоспособны и при отрицательных потенциалах на выводах потенциометра. Многие модели ЦП могут использоваться и с двухполярным питанием, обычно при этом номинальное напряжение источников питания вдвое меньше, чем при однополярном питании, или равно ему. Такие ЦП, как X9420, X9428, DS1808, MAX5436_9, и некоторые другие, требуют наряду с питанием цифровой части отдельного двухполярного источника для питания аналоговой части, напряжение которого и определяет допустимый диапазон напряжений на выводах потенциометра. Для MAX5436_9 допустимый диапазон напряжений питания аналоговой части в пределах ±(5–15) В.

Смотрите так же:  Как замаскировать провода от телевизора на стене

Полоса пропускания

Эквивалентная схема ЦП с учетом паразитных емкостей показана на рис. 2. Коэффициент передачи делителя имеет частотную зависимость, с ростом частоты входного сигнала коэффициент передачи уменьшается. Для всех ЦП, выпускаемых Austriamicrosystems, Analog Devices, Winbond Electronics, части ЦП Catalist Semiconductor и Maxim нормировано типовое значение полосы пропускания на уровне –3 дБ в режиме делителя напряжения при среднем положении движка, что позволяет сравнивать частотные свойства ЦП. Чем меньше номинальное сопротивление ЦП, тем шире его полоса пропускания. Для оценки пригодности ЦП в конкретном приложении сширокополосным сигналом потребуется провести расчеты полосы пропускания для реально возможных коэффициентов передачи делителя на постоянном токе. Типовые значения емкостей приводятся в справочных данных, для большинства ЦП CL = CH = 10 пФ, CW = 25 пФ. Однако для ЦП Austriamicrosystems и Analog Devices типовые значения CL(CH) = = 10–140 пФ, CW = 35–150 пФ, а ЦП серий MCP41xxx, MCP42xxx от Microchip имеют рекордно малое значение CW = 5,6 пФ. Заметная разница значений соответствующих емкостей для ЦП разных производителей может быть вызвана различиями в методиках измерения.

Шумы, помехи и искажения

Для большинства ЦП нормируется уровень собственных шумов. Как правило, ЦП с меньшим значением номинального сопротивления характеризуются и меньшими шумами.

Для ЦП характерен эффект проникновения цифровых управляющих сигналов в цепь переменного резистора через паразитные емкости. Для однократных заводских регулировок это несущественно. Но для оперативных регулировок, когда появление помех нежелательно, например, для регулирования громкости в усилителе, следует использовать ЦП с нормированным уровнем помех.

Для некоторых многоканальных ЦП нормируется взаимовлияние сигналов переменного тока в разных каналах, например, для AD5262 этот показатель равен –64 дБ на частоте 10 кГц, а для X9460 соответственно –102 дБ на частоте 1 кГц.

Модуляция сопротивления канала коммутирующего МОП-транзистора вызывает нелинейные искажения сигнала в пределах 0,001–0,1%.

Интерфейс и адресация

Для управления ЦП используются в основном три типа управляющих шин: SPI, I 2 C и Up/Down. Для некоторых моделей интерфейсы называются 3-Wire и 2-Wire, чаще всего при этом обеспечена совместимость с SPI и I2C соответственно, но могут быть и исключения, которые отмечены в справочной документации на конкретную микросхему. Единственный ЦП, DS2890, имеет интерфейс 1-Wire, причем для исполнения в трехвыводном корпусе ТО-92 через один вывод обеспечивается питание и управление. У части моделей ЦП предусмотрено по две разных шины управления, например SPI+I2C (AD5161, AD5263), 2-Wire+Up/Down (X9455), SPI+Up/Down (MAX5482_5).

Интерфейс Up/Down предоставляет возможность управлять ЦП вручную с помощью кнопок и существует в нескольких версиях. В AD5228 двумя кнопками — Push-Up и Push-Down — можно увеличить или соответственно уменьшить номер позиции движка. AD5227, CAT5111, CAT5113, CAT5116, X9116, X93154, WMS71xx имеют три вывода управления: CS — выбор устройства, U/D — направление, CLK или INC — регулирование. В ЦП CAT5110, CAT5118_22, ISL90460_2, MCP4011_14 вывод CS предназначен для выбора направления регулирования, а вывод U/D — для регулирования.

Некоторые модели ЦП обладают возможностью адресации, что позволяет управлять группой потенциометров по одной управляющей цифровой шине. Наиболее распространенный способ адресации ЦП — коммутация в соответствующих комбинациях от одного до четырех адресных выводов на положительный полюс питания и на «землю». Этим обеспечивается работа на одной управляющей шине двух (X9420, X8421), четырех (AD5251_4, AD5259, CAT5132, CAT5411, ISL23711, ISL95311), восьми (X9428, ISL90840, DS1845) или шестнадцати (CAT5221, CAT5419) устройств. В AD5228 комбинацией уровней на двух адресных выводах с тремя состояниями можно задать девять адресов. MAX5417_19 имеют четыре установленных производителем адреса, определяемых буквенным суффиксом, коммутацией одного внешнего вывода адресация расширяется до восьми устройств. DS3902 позволяет записать в энергонезависимую память до 128 адресов. Каждый DS2890 имеет уникальный 64-битный идентификационный номер, записанный производителем.

Конструктивное исполнение и условия эксплуатации

ЦП выпускаются в различных корпусах в зависимости от функциональных возможностей и требуемого количества выводов. Для монтажа в отверстия предназначены единственный в своем роде DS2890 в трехвыводном ТО-92 и много моделей в пластиковых DIP-корпусах с числом выводов от 8 до 24. Большинство ЦП выпускаются в корпусах для поверхностного монтажа: пяти-, шестивыводных SOT-23, SC-70 иMSOP, SO, TSSOP с числом выводов от 8 до 24. Есть модели в миниатюрных корпусах TDFN и BGA.

Диапазон рабочих температур для подавляющего большинства ЦП от –40 до +85 °С. Часть моделей ЦП фирм Catalist Semiconductor и Intersil выпускаются и для применения при температурах от 0 до +70 °С. Пожалуй, только Austriamicrosystems и Analog Devices изготовляют ЦП с более широким температурным диапазоном эксплуатации, вплоть до автомобильного: от –40 до +125 °С.

Дополнительные функциональные возможности

ЦП DS3904_5 включают три переменных резистора с объединенными с GND выводами RL и ключами в каждом из выводов RH, которыми резистор переводится в высокоимпедансное состояние. В MAX5437 и MAX5439 есть нескоммутированный операционный усилитель с возможностью отключения, а в SMP9512 — встроенный источник опорного напряжения. Для экономии электроэнергии некоторые модели ЦП Analog Devices (AD5200_1, AD5241_2, AD5260, AD5262, AD5280, AD5282) и Microchip (MCP41XXX, MCP42XXX) имеют вывод SHDN, позволяющий отключить управление. В некоторых ЦП (AD7376, MCP42XXX) предусмотрен вывод RS для установки движка в среднее положение. В AD5165 со сверхнизким энергопотреблением — инверсный вход выбора устройства CS для уменьшения энергопотребления. Наличие входа MODE позволяет изменять сопротивление двух потенциометров в AD5222 либо одновременно, либо порознь. Два встроенных диода в AD2850 предназначены для построения логарифмирующего усилителя. Для исключения влияния сопротивления нагрузки на характеристики потенциометра несколько типов ЦП фирмы Catalist Semiconductor (CAT5111, CAT5112 и др.) имеют на выходе буферный повторитель. Некоторые ЦП с интерфейсом SPI (AD5232, DS1867, WMS7201_4 и др.) оснащены выходами данных, позволяющими включать группу ЦП цепью с управлением по одной шине.

Среди множества моделей ЦП особое место занимают MAX5420, MAX5421, MAX5430, MAX5431, предназначенные для применения в усилителях с программируемым усилением, и MAX5426, предназначенный для применения в инструментальных усилителях с программируемым усилением. Все они имеют по четыре ступени, для них с очень высокой точностью нормируется отношение сопротивлений (0,025, 0,09 и 0,5 %) в рабочем диапазоне температур.

Области применения

С расширением номенклатуры ЦП, появлением моделей с дополнительными функциональными возможностями расширяется и сфера их применения. Вот лишь некоторые:

  • оперативные и заводские регулировки в источниках опорного напряжения и источниках питания;
  • регулировка смещения нуля операционных усилителей;
  • регулировки «нуля» и «диапазона» в разнообразных датчиках;
  • регулировки контрастности и подсветки в ЖК-индикаторах,
  • управление яркостью светодиодов;
  • оперативные и заводские регулировки в аудио- и видеоаппаратуре, в том числе управление громкостью и стереобалансом в аудиоаппаратуре среднего класса;
  • управление частотой настройки, добротностью и усилением активных фильтров.

Схемы включения ЦП приведены как в справочных материалах на конкретные изделия, так и в многочисленных фирменных руководствах по применению. На рис. 3 изображена элегантная схема регулировки выходного напряжения импульсного стабилизатора напряжения. Характеристики стабилизатора слабо зависят от разброса номинального сопротивления ЦП и его ТКС.

Имеющаяся номенклатура ЦП предоставляет разработчику богатый выбор. Самые широкие возможности имеют ЦП от Analog Devices, Intersil и Maxim.

Другие статьи по данной теме:

Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.

Цифровые потенциометры

Цифровые потенциометры выполняют функцию регулирования, аналогичную той, что выполняет обычный потенциометр с механическим управлением.

Сопротивление электронного регулятора изменяется дискретно (ступенчато) при подаче тактового импульса на счетный вход CLK микросхемы, а увеличение или уменьшение сопротивления определяется уровнем сигнала на входе UP/DOWN.

Помимо электронных аналогов многопозиционных механических переключателей, предназначенных для коммутации ограниченного количества электрических цепей, в последние годы появились и электронные аналоги механически управляемых (переменных) сопротивлений — электронные реостаты и потенциометры. Эти приборы, в отличие от механических аналогов, более компактны, надежны, имеют меньший уровень собственных шумов, допускают возможность одновременного дистанционного управления неограниченного числа регулировочных элементов. Пример использования вы можете видеть на рисунке выше.

В упрощенном виде электронные реостаты и потенциометры содержат набор (линейку) последовательно соединенных резисторов, коммутируемых электронными КМОП-ключами. Ключи эти обычно управляются:

  • либо подаваемым извне цифровым кодом;
  • либо формируемым непосредственно в микросхеме в зависимости от продолжительности подачи управляющего сигнала «вверх» или «вниз» на выводы управления, предназначенные для подключения к кнопкам управления или к источникам внешних управляющих сигналов «цифрового» уровня 1/0.

Примечание

Особенностью цифровых электронных реостатов и потенциометров является то, что изменение их электрического сопротивления осуществляется дискретно с заданным шагом по линейному, логарифмическому или иному, заданному пользователем, закону. Количество таких шагов обычно кратно двум, например, 32, 64, 128, 256 и т. д. При отключении/включении питания установленный до отключения на электронном потенциометре уровень (положение среднего вывода) запоминается.

Смотрите так же:  Соединение генератора с потребителем треугольником

Электронные потенциометры используют в технике связи, телевидении, персональных компьютерах, производственной и бытовой радиоэлектронной аппаратуре. Такие потенциометры применяют для узлов электронной настройки, многоканальной регулировки громкости/тембра звуковоспроизводящей аппаратуры, в системах автоматической регулировки усиления, перестраиваемых многозвенных фильтрах, схемах управления параметрами дисплеев и т. д.

Примечание.

Применение цифровых электронных потенциометров и реостатов при их работе на переменном токе ограничено областью рабочих частот, в пределах которой сигнал после прохождения через такой регулятор ослабляется не более чем на 3 дБ. Кроме того, поскольку в состав регуляторов входят нелинейные полупроводниковые элементы, повышается уровень нелинейных искажений. Этот уровень заметно возрастает при понижении напряжения питания микросхемы регулятора. Если в составе электронного устройства содержится несколько электронных потенциометров и реостатов, негативные последствия от их совместного использования суммируются.

Цифровые электронные реостаты и потенциометры фирмы Dallas Semiconductor (DS) — Maxim, например, DS1668 выпускаются с интерфейсом ручного управления (в виде кнопки) или в виде традиционной интегральной микросхемы — DS1669.

Рис.1 Расположение выводов микросхемы DS1669:

RH — верхний; RW — средний; RL— нижний вывод потенциометра; +V,-V — питание; UC—вход управления перемещением вверх; DC — вниз

Эти микросхемы однотипны, имеют 64 ступени изменения сопротивления и выпускаются в стандартных номиналах 10, 50 и 100 кОм.

Типовые примеры управления электронными потенциометрами DS1669 при помощи одной или двух кнопок приведены на рис. 2 и рис. 3.

Рис.2. Типовая схема включения цифрового электронного потенциометра DS 1669 с однокнопочным управлением

Рис.3. Типовая схема включения цифрового электронного потенциометра DS1669 с двухкнопочным управлением

Приведу далее сведения по основным разновидностям современных цифровых потенциометров.

DS1267 — двухканальный линейный цифровой потенциометр на номинал 10, 50 или 100 кОм. Имеет 256 позиций положения движка с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 5(±5) В.

DS1666 — цифровой потенциометр, предназначенный для устройств звуковоспроизведения. Он имеет логарифмическую шкалу и 128 точек позиционирования. Напряжение питания 5 В. Значения сопротивлений резистивной матрицы может быть 10, 50, 100 кОм. Затухание сигнала с амплитудой до 5 В на уровне -3 дБ на частотах 1,1; 0,2 и 0,1 МГц, соответственно.

DS1667 — представляет собой сдвоенный цифровой потенциометр. Микросхема содержит также два широкополосных операционных усилителя. Каждый потенциометр формируется из 256 элементов, резисторы могут складываться, что дает возможность получать единственный потенциометр на 512 элементов.

DS1802 — сдвоенные потенциометры, обеспечивают регулирование уровня громкости и/или тембра звукозаписи в проигрывателях компакт-дисков, звуковых платах (картах) и иных электронных устройствах. Эти потенциометры имеют логарифмическую характеристику регулировки сопротивления. Весь диапазон в 45 кОм разбит на 65 позиций с приращением шага в 1 дБ. Для управления потенциометром (потенциометрами) от центрального процессора или иных микросхем используют трехпроводный последовательный интерфейс. Потенциометрами можно управлять и при помощи обычных кнопок.

Помимо перечисленных, известны также микросхемы цифровых потенциометров:

DS1800 — сдвоенный цифровой линейный потенциометр на 128 позиций номиналом 50 кОм с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1801/DS1802 — сдвоенный цифровой потенциометр на 64 позиции, с логарифмической характеристикой, номиналом 50 кОм с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1803 — сдвоенный линейный цифровой потенциометр на 256 позиций, номиналом 10, 50 или 100 кОм с управлением по последовательному двухпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1804 — энергонезависимый линейный цифровой потенциометр, который имеет 100 позиционных отводов, номиналом 10, 50 или 100 кОм. Напряжение питания 3(5) В.

DS1805 — линейный цифровой потенциометр на 256 позиций номиналом 10, 50 или 100 кОм с управлением по последовательному двухпроводному интерфейсу. Напряжение питания 3(5) В.

DS1806 — линейный шестиканальный цифровой потенциометр на 64 позиции номиналом 10, 50 или 100 кОм с управлением по последовательному трехпроводному интерфейсу. Напряжение питания 2,7—5,5 В.

DS1807 — сдвоенный цифровой потенциометр на 64 позиции каждый, с логарифмической характеристикой изменения сопротивлений для регулирования уровня звуковых сигналов. Работает с двухпроводным последовательным интерфейсом. Программно можно объединить два потенциометра в один. Напряжение питания 3(5) В.

DS1808 — сдвоенный логарифмический цифровой потенциометр на 32 позиции, номинал 45 кОм. Двухпроводное управление. Напряжение питания +4,5; ±13,2 В.

DS1809 — цифровой потенциометр на 64 позиции. Управление кнопками «вверх»/»вниз». Предусмотрена функция (авто)сохранения установленного уровня. Значения сопротивлений резистивной матрицы может быть 10, 50, 100 кОм. Затухание сигнала с амплитудой до 5 В на уровне —3 дБ на частотах 1,0; 0,2 и 0,1 МГц, соответственно. Напряжение питания +4,5—5,5 В.

DS1844 — счетверенный линейный потенциометр на 64 позиции с двухпроводным интерфейсом номиналом 10, 50 или 100 кОм с двухпроводным интерфейсом. Напряжение питания 2,7—5,5 В.

DS1845 — сдвоенный линейный потенциометр на 256 позиций с двухпроводным интерфейсом. Напряжение питания 3(5) В.

DS1847 и DS1848 — температурно-компенсированные двойные линейные цифровые потенциометры на 256 позиций номиналом 10 или 50 кОм. Напряжение питания +3,0—5,5 В.

Помимо перечисленных, известны также цифровые потенциометры DS1854—DS1859y DS1866—DS1870, DS2890, DS3902, DS3903—DS3905, DS3930, DS4301 и др., сведения о которых можно почерпнуть из справочной литературы или на сайтах фирм-производителей. Отметим также в порядке сопоставления некоторые цифровые потенциометры иных фирм [24.2—24.4].

MAX5160/MAX5161 — линейный цифровой потенциометр фирмы MAXIM-DALLAS на 32 позиции, номиналы 50,100,200 кОм. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В. Трехпроводный интерфейс.

МАХ5400—МАХ5405 — линейные цифровые потенциометры на 256 позиции. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В.

MAX5407 — цифровой потенциометр на 32 позиции с логарифмической шкалой, номинал 20 кОм. Область рабочих частот до 500 кГц. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В.

MAX5408—MAX5411 — сдвоенные цифровые потенциометры на 32 позиции с логарифмической шкалой, номинал 10 кОм. Напряжение питания 6т 2,7 до 3,6 В для MAX5408, MAX5409 и от 4,5 до 5,5 В для MAX5410, MAX5411.

MAX5413—MAX5415 — сдвоенные линейные цифровые потенциометры на 256 позиций, номинал, соответственно, 10, 50 и 100 кОм. Напряжение питания от 2,7 до 5,5 В.

Кроме перечисленных в линейке подобных изделий этой фирмы можно назвать микросхемы MAX5417—MAX5439, MAX5450—MAX5457, MAX5460—MAX5468, MAX5471—MAX5472, MAX5474—MAX5475, MAX5477—MAX5479, MAX5481—MAX5484, MAX5487— MAX5492 и др., каждая, из которых имеет индивидуальные отличия и развивает области применения цифровых потенциометров и способов их управления.

MAX5471, MAX5472, MAXS474, MAX5475 — энергонезависимые 32-х позиционные линейные цифровые потенциометры с последовательным трехпроводным интерфейсом. MAX5471/MAX5474 имеют сопротивление 50 кОм, a MAX5472/MAX5475 — 100 кОм. Напряжение питания от 2,7 до 5,25 В.

Упомянем также для сравнения некоторые цифровые потенциометры фирмы Analog Device [24.3].

AD5200/AD5201 — цифровые потенциометры номиналами 10,50 кОм на 256 и 33 позиции, соответственно.

AD5231/AD5235 — цифровые потенциометры на 1024 позиции.

AD5232 — цифровой двухканальный потенциометр на 256 позиций.

AD5234 — цифровой четырехканальный потенциометр на 64 позиции.

AD5291/AD5292 — цифровые потенциометры на 256/1024 позиции на номинал 20,50,100 кОм.

AD7376 — цифровой потенциометр на 128 позиций на номинал 10, 50, 100,1000 кОм.

AD8400/AD8402/AD8403 — 1, 2 или 4-х канальные цифровые потенциометры на 1,10,50 или 100 кОм, 256 позиций, с трехпроводным интерфейсом.

Цифровые программируемые потенциометры фирмы ON Semiconductor САТ5270 и САТ5271 — двухканальные цифровые потенциометры на 50 и 100 кОм для точной настройки с 256 ступенями регулирования и интерфейсом 12С.

Цифровые программируемые потенциометры фирмы Catalyst Semiconductor САТ5111 и САТ5113 [24.4] на 100 позиций при напряжении питания 2,5—6,0 В потребляют ток 0,1 мА.

Рис.4. Эквивалентная схема электронного аттенюатора МС3340

Несколько иной принцип работы у другого управляемого извне прибора — электронного аттенюатора. Пример практической реализации одного из них — МС3340 фирмы Motorola приведен на рис. 4. Аттенюатор позволяет осуществлять дистанционное или непосредственное управление коэффициентом передачи (ослабления) сигнала до 80 дБ в полосе частот до 1 МГц. Напряжение питания аттенюатора — 9—18(20) В. Максимальное напряжение входного сигнала — до 0,5 В.

Типовая схема использования электронного аттенюатора МС3340 приведена на рис.5.

Рис.5. Типовая схема включения электронного аттенюатора МС3340

Примечание.

Особое положение в ряду электрически регулируемых пассивных элементов занимает специализированная микросхема МАХ1474с электрически переключаемыми конденсаторами— аналог миниатюрного конденсатора переменной емкости, рис. 6.

Применение такой микросхемы вместо традиционных варикапов или конденсаторов переменной емкости предпочтительнее ввиду идентичности емкостных параметров микросхемы, синхронности изменения емкости при одновременном использовании нескольких аналогов управляемых конденсаторов, лучшей температурной стабильности.

Примечание.

Возможная область применения микросхем с электрически переключаемыми конденсаторами— синхронная настройка колебательных контуров входных цепей радиоприемных устройств, фильтров промежуточной и иной частоты.

Управление батареей конденсаторов от встроенной схемы управления позволяет ступенчато с минимальным шагом в 0,22 пФ менять в 32 ступени ее емкость в пределах от 6,4 до 13,3 пФ на выводе СР относительно общего провода при заземленном выводе СМ.

Возможна эксплуатация конденсаторной батареи при подключении ее через выводы СР и СМ с изменением емкости в пределах от 0,42 до 10,9 пФ с шагом 0,34 пФ. Температурный коэффициент емкости управляемого конденсатора равен 3,3*10 -5 1/град.

Смотрите так же:  Соединение фаз обмотки звездой

Напряжение питания микросхемы 2,7—5,5 В при потребляемом токе 10 мкА. Микросхему можно применять до частот в несколько сотен мегагерц. Так, эквивалентная добротность контура порядка 100 на частотах ниже 20 МГц падает с ростом частоты до 359 МГц в 10 раз.

Микросхемы МАХ1474 можно применять в узлах электронной настройки, в емкостных аттенюаторах, в генераторах и других радиоэлектронных устройствах.

Потенциометры и их применение

Потенциометром называется регулируемый делитель напряжения, который в отличие от реостата служит для регулировки напряжения при почти неизменном токе. Снимаемое с подвижного отводного контакта напряжение может изменяться от нуля до максимального значения, равного приложенному к потенциометру напряжению, в зависимости от текущего положения подвижного контакта.

Величина снимаемого напряжения может как линейно зависеть от перемещения движка, так и логарифмически, и потенциометры по типу этой зависимости подразделяются на линейные и логарифмические (также антилогарифмические). Как вы уже поняли, речь в нашей статье пойдет о переменных резисторах.

На сегодняшний день различных переменных резисторов выпускается масса. Для любой электронной схемы можно подобрать переменный резистор, который станет потенциометром. Между тем, переменные резисторы делятся на два типа по своему устройству: тонкопленочные и проволочные, а по функциональному назначению — на непосредственно переменные и подстроечные.

Проволочные переменные резисторы содержат в себе манганиновую или константановую проволоку в качестве элемента с изменяемым сопротивлением. Проволока намотана на керамический стержень, формируя собой обмотку, по которой скользит ползунок, связанный с регулировочным механизмом, и таким образом можно изменить сопротивление между отводным контактом и контактами основными. Проволочные резисторы способны рассеивать мощность 5 ватт и даже более.

Тонкопленочные переменные резисторы содержат в качестве элемента сопротивления пленку, нанесенную на подковообразную диэлектрическую пластинку, по которой и перемещается ползунок, связанный с отводным контактом и с механизмом регулировки. Пленка представляет собой слой лака, углерода или иного материала, который указывается в документации.

Подстроечные резисторы служат для одноразовой настройки сопротивления, например в качестве потенциометров на схемах обратной связи импульсных источников питания всегда можно встретить подстроечные резисторы. Подстроечные резисторы имеют небольшие габаритные размеры, и рассчитаны всего на несколько циклов регулировки с целью предварительной или профилактической настройки оборудования, и больше их, как правило, не трогают. Поэтому подстроечные резисторы не являются очень стойкими и прочными, по сравнению с переменными резисторами, и рассчитаны максимум на несколько десятков циклов регулировки.

Переменные резисторы рассчитаны на большое количество циклов перестройки, которое может достигать сотен тысяч раз. Переменные резисторы поэтому более износоустойчивы, чем подстроечные. Однако и здесь нужно знать меру, ведь если превысить гарантированное количество циклов перестройки, то и переменный резистор может выйти из строя.

Очевидно, подстроечный резистор никогда не заменит переменный, и если этот принцип нарушить, то можно поплатиться низкой надежностью конструируемого устройства.

Переменные резисторы применяются в тех устройствах, где регулировка подразумевается назначением устройства, например регулировка громкости в акустической системе или плавная регулировка температуры бытового колорифера. На электрогитаре можно встретить в роли потенциометра переменный резистор.

Переменные резисторы типа СП-1 на защитной крышке имеют вывод, который соединяется с общим выводом, и крышка служит электрическим экраном. Подстроечные же резисторы типа СП3-28а не имеют защитной крышки, защитой будет служить корпус устройства в котором данный резистор будет установлен.

И хотя внутренне резисторы по устройству похожи, снаружи все выгладит иначе. Переменный резистор имеет прочную металлическую или пластиковую ручку, связанную с ползунком, а подстроечный резистор регулируется отверткой, которая вставляется в специальный паз регулировочного механизма, связанного с круговым ползунком.

На схемах переменные резисторы легко узнать, они изображаются как постоянный резистор, но с регулировочным отводом в виде стрелки, символизирующей подвижный контакт потенциометра или реостата, в зависимости от схемы включения компонента. Буква R на схеме точно так же обозначает переменный резистор, как и постоянный, разница лишь в графическом изображении компонента.

При реостатной схеме включения используется изображение в виде резистора, пересеченного наискосок стрелкой, это указывает на то, что задействованы всего два контакта — регулировочный и один из крайних. Подстроечный же резистор на схеме обозначается без стрелки, а регулировочный контакт обозначается тонкой полоской.

Переменные резисторы, бывает, сочетают в себе с функцией потенциометра еще и функцию выключателя. Это удобно, когда переменный резистор используется в качестве регулятора громкости, скажем, портативного радиоприемника, когда поворотом ручки сначала осуществляется включение, затем сразу настраивается громкость.

Электрически встроенный выключатель не связан с цепью резистора, но находится в том же корпусе, что и переменный резистивный элемент с подвижным контактом. Примером переменных резисторов с интегрированным выключателем может служить отечественный СП3-3бМ или 24S1 китайского производства.

Среди переменных резисторов встречаются сдвоенные и даже счетверенные, когда поворот одной ручки приводит к перестройке сразу двух или четырех независимых электрически, на функционально связанных цепей. Например регулятор стерео баланса удобно реализовывать таким образом. В эквалайзерах используется до двух десятков сдвоенных резисторов.

На схемах сдвоенные (счетверенные) резисторы отличаются обозначением и графическим изображением: пунктир указывает на то, что механически подвижные контакты объединены.

Типов подстроечных и переменных резисторов на современном рынке множество. Это и неразборные подстроечные резисторы типа СП4-1, залитые эпоксидным компаундом, и предназначенные для аппаратуры оборонного назначения и подстроечные типа СП3-16б для вертикального монтажа на плату, и т.д.

При изготовлении бытовой аппаратуры, на платы впаивают маленькие подстроечные резисторы, которые, кстати, могут по мощности достигать 0,5 ватт. В некоторых из них, например в СП3-19а, в качестве резистивного слоя применяется металлокерамика.

Есть и совсем простые подстроечные резисторы на основе лаковой пленки, такие как СП3-38 с открытым корпусом, уязвимые для влаги и пыли, и мощностью не более 0,25 ватт. Такие резисторы регулируются диэлектрической отверткой, дабы избежать случайного короткого замыкания. Такие простые резисторы часто встречаются в бытовой электронике, например в блоках питания мониторов.

Некоторые подстроечные резисторы имеют герметичный корпус, например R-16N2, они регулируются специальной отверткой, и являются более надежными, поскольку на резистивную дорожку не попадает пыль и не конденсируется влага.

Мощные трехваттные резисторы типа СП5-50МА в корпусе имеют отверстия для вентиляции, в них проводник намотан в форме тороида, а контактный ползунок скользит по нему при повороте ручки отверткой.

В некоторых телевизорах с ЭЛТ до сих пор можно встретить высоковольтные подстроечные резисторы, такие как НР1-9А, сопротивлением 68 МОм и номинальной мощностью 4 ватта. По сути это набор металлокерамических резисторов в одном корпусе, а типичное рабочее напряжение для данного резистора составляет 8,5 кВ, при максимуме в 15 кВ. Сегодня подобные резисторы встроены в ТДКС.

В аналоговой аудиоаппаратуре можно встретить ползунковые или движковые переменные резисторы, типа СП3-23а, которые отвечают за регулировку громкости, тембра, баланса и т. д. Это линейные резисторы, которые бывают и сдвоенными, как например СП3-23б.

Подстроечные многооборотные резисторы часто встречаются в электронной аппаратуре, в измерительных приборах и т. д. Их механизм позволяет точно регулировать сопротивление, и количество оборотов измеряется несколькими десятками. Червячная передача делает возможным медленный поворот и плавное перемещение скользящего контакта по резистивной дорожке, благодаря чему схемы настраиваются очень и очень точно.

Например подстроечный многооборотный резистор СП5-2ВБ настраивается именно посредством червячной передачи внутри корпуса, и для полного прохода всей резистивной дорожки нужно совершить 40 оборотов отверткой. Резисторы данного типа в разных модификациях имеют мощность от 0,125 до 1 ватта, и рассчитаны на 100 — 200 циклов регулировки.

Всевозможные переменные резисторы находят широкое применение в роли потенциометров в различных приборах, начиная с бытовых, таких как обогреватели, водонагреватели, акустические системы, заканчивая музыкальными инструментами, такими как электрогитары и синтезаторы. Подстроечные резисторы можно встретить практически на любых печатных платах, начиная с телевизоров, заканчивая цифровыми осциллографами и техникой оборонного значения.

Похожие статьи:

  • Резисторы на 220 вольт Резистор металлокерамический 30W/R50K (0.5 OM) (9) INMIG150, 180 WESTER Самовывоз (8) Рязань г, Яблочкова проезд д.6, пункт выдачи «220 Вольт», оплата при получении Рязань г, Яблочкова проезд д.6, пункт выдачи «220 Вольт», по […]
  • Заземление в щитке частного дома Заземление в щитке частного дома Назначение защитного заземления При пробое изоляции питающего провода на металлическом корпусе незаземлённого прибора появляется потенциал. Если дотронуться к такому устройству, то можно получить удар […]
  • Можно ли подключить узо без заземления Подключение УЗО без заземления Специальные устройства защитного отключения (УЗО) рекомендуют устанавливать там, где существует высокая вероятность поражения током. Задачей устройства является оперативное отключение всего электрического […]
  • Электропроводка без гофры Кабель без гофры. Почему нельзя и когда можно. Каждый, кто сталкивается с монтажом электропроводки в доме, обязательно задается тремя вопросами: нужна ли гофра на потолке нужна ли гофра в стенах и третий, самый главный, а можно […]
  • Для чего нужно заземление компьютера Зачем нужно заземление в розетке Содержание статьи Зачем нужно заземление в розетке Где взять заземление в "хрущевке" Как определить фазу ноль Что происходит, если используется незаземленная розетка? Из школьного курса физики, […]
  • Компрессор 220 вольт москва Компрессоры Коаксиальные FIAC Компрессоры Fiac с прямым приводом Общая схема конструкции коаксиального поршневого компрессора с прямой передачей напоминает конструкцию обычного велосипедного насоса. Тот же поршень, привод и цилиндр, […]