常见问题: 数字电位计




直流参数

  上电顺序

  数字输入电源电压

  逻辑电平与功耗的关系

  顺从电压

  上电状态

  非易失性存储器

  温度范围


电阻

  电阻匹配

  电阻容差

  调节电阻

  开关电阻

  温度系数

  最大电流

  漏电流

  精度


交流参数

  带宽

  噪声

  CLK

  模拟串扰

  阶跃响应串扰

  数字馈通

  总谐波失真

  拉链噪声


数字控制

  数字接口

  菊花链

  回读游标设置

  串行/并行输入

  线性/对数调整

  如何使用AD523x和ADN2850的写保护和预设功能


其它问题

  数字电位计的优势

  ESD

  标识

  故障

  SPICE模型

  评估板

  RoHS(减少危险物质)标准


应用电路

  电源

  数模转换

  模拟滤波器

  音量控制

  LCD和背光

  光学

  其它



直流参数

上电顺序
是否需要遵循一定的上电顺序?
是的,最好先施加VDD ,再施加VSS。 VA, VB和 VW 的上电顺序不重要,但它们应该最后上电。VDD 与A、B、W端之间存在ESD保护二极管。例如,其中一个二极管的阴极连接到 VDD ,阳极连接到A端。因此,任何先于 VDD 出现在A端上的电压都会使该二极管正偏,导致 VDD上电。对于AD5231/AD5232/AD5233/AD5235,数字信号也应在 VDD之后上电。关于数字信号上电顺序的更多信息,请参阅数据手册。

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数字输入电源电压
对于双电源数字电位计,如果VDD/VSS分别为+2.5V/-2.5V,那么数字输入可以从标准3.3V CMOS逻辑器件供电而不使用逻辑电平转换吗?当VDD为+2.5V、VSS为-2.5V时,逻辑电平阈值是多少?
对于我们的大多数数字电位计,数字输入可以使用标准3.3V电压。然而,对于AD5231/2/3/5,数字输入电平不得高于VDD 0.3V以上或低于地0.3V以下;对于所述情况,也就是不得高于+2.8V或低于-0.3V。否则,内部保护二极管可能受损。逻辑电平阈值因器件而异,同时与电源相关。例如,对于AD5231/2/3/5,当VDD = +2.5V、VSS = -2.5V时,逻辑高电平和低电平分别为+2.0V和+0.5V。更多信息请参阅数据手册。

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逻辑电平与功耗的关系
逻辑电平与功耗有关系吗?
是的。如果逻辑电平低于电源VDD,CMOS门将无法完全切换,器件将消耗更多功率。

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顺从电压
数字电位计真正能够替代机械电位计吗?电压是否存在限制?
严格来说,数字电位计并不是机械电位计的确切替代产品。VA和VB中的较大者必须小于或等于VDD,较小者必须大于或等于VSS或GND(如果器件没有VSS引脚)。例如,如果所需的VA和VB分别为+2V和-2V,则VDD必须大于或等于+2V,VSS必须小于或等于-2V。任何情况下,所有数字电位计(AD7376、AD5260/2、AD5280/82、AD5290和AD5263)的W-A、W-B或A-B端到端电压必须以|5V|为限,这就是电压的限制。

所有数字电位计都以|5V|为限吗?
不是。AD7376和AD5290能够处理±15V或单电源+30V电压。AD5260/5262/5280/5282/5263能够处理±5V或单电源+12V电压。其余数字电位计都以|5V|为限。

数字电位计支持双极性和交流工作吗?
是的,我们提供采用±2.5V、±5V或±15V双电源供电的数字电位计,它们支持双极性或交流工作。如果提高直流偏置,则利用单直流电源也能实现交流工作。A、B和W端彼此之间不存在极性限制。

使用5V数字电位计时,能够实现15V信号摆幅吗?
不能。只有AD7376和AD5290能够处理这样的摆幅,但必须施加15V电源。其它数字电位计需要使用外部运放才能处理如此高的电压摆幅。

上电状态
对于不具有非易失性存储器的数字电位计,其在上电时处于何种状态?
我们的大多数数字电位计都内置上电复位电路,它会将游标至端电阻的值预设为端到端电阻的中间值。例如,如果RAB = 10 kΩ,则上电时RWB = RWA = 5 kΩ。对于不具有这种特性的数字电位计,上电时游标至端电阻可以是任意值。更多信息请参阅数据手册。

有功耗特别低的数字电位计吗?
AD5165提供超低功耗。

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非易失性存储器(术语EEMEM、EEPROM和非易失性存储器可互换使用)
存储器能支持器件回到最后存储的值而不需要从微处理器更新吗?
是的。每次器件上电时,它会自动设置为先前存储的值。

EEMEM在55°C下工作15年后,其中的数据是否需要刷新?
需要。在55°C下工作15年后,EEPROM单元会丧失电荷。关于其它工作温度,请参阅AD5232数据手册中的“保持期限与TJ结温的关系”曲线图。该数据适用于所有内置非易失性存储器的数字电位计。

EEMEM经过多少写周期后可能失效?
100,000个周期

超过EEMEM额定数据保持期限后,器件关电再通电可以认为是“刷新”吗?
不能。这样只会刷新RDAC寄存器,而不会刷新EEPROM。经过15年后,必须重新加载数据才能将新电荷置于EEPROM单元中。具体做法是在15年期限结束前,将RDAC游标寄存器数据再次写入EEPROM。

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温度范围
为什么有些数字电位计的最大工作温度只有85°C,而不是标准的125°C?
内置EEPROM的数字电位计通常只能在85°C以下工作,这是因为EEPROM只有在85°C以下才能保证安全工作。

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电阻

电阻匹配
双通道数字电位计的通道1与通道2之间的电阻匹配精度如何?
匹配精度典型值为0.1-0.2%,我们通常规定±1%为最大值。

器件与器件之间的电阻匹配精度如何?
如果器件来自同一批,则器件与器件之间的电阻匹配精度也应当是±1%。

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电阻容差
数字电位计的电阻容差是多少?
最大值为±30%或±20%,请参阅数据手册。
如果在3端分压器模式下使用电位计(无任何串联电阻),则容差无关紧要,因为电阻RWA和RWB成比率。如果在2端可变电阻器模式下使用电位计,则应考虑最差情况下的偏差。对于AD525X系列和AD5235,电阻容差在出厂时存储于EEPROM中,精度为0.1%。用户可以读取电阻容差并相应地校准系统。

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调节电阻
我可以级联、串联或并联多个数字电位计以获得所需要的电阻或分辨率吗?我需要一个分辨率约为1 Ω/步的250 Ω数字电位计,打算使用4个1 kΩ AD8403进行并联,各电位计设置为相同的标称值。
可以,请参阅应用笔记AN-582: 采用多个器件增强数字电位计分辨率。

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开关电阻
我想知道数字电位计是如何构建的。游标开关是否理想?
它是纯CMOS器件。所有开关都是大CMOS传输门,工作在线性区域,以产生较低且一致的导通电阻。所有电阻元件都是多晶硅或薄膜电阻。

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温度系数
数字电位计的温度系数是多少?
在任何既定设置下,构成电阻的有两部分:多晶硅电阻(步进电阻Rs)和CMOS开关电阻(5V电源时Rsw=50 Ω)。二者相加得到RWB = RS + RW,RS = RAB / 2N * D,其中D为十进制码。步进电阻的温度系数已在数据手册中公布,薄膜电阻通常约为数十ppm/°C,多晶硅电阻通常约为数百ppm/°C。然而,开关电阻在100°C时会加倍。因此,整体温度系数呈非线性,在以开关电阻为主的低值代码时较差。欲了解更多信息,请参阅数据手册中的温度系数图。

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最大电流
最多能够输入多大的电流到数字电位计中?
在既定电阻设置下,最大电流受3个边界条件限制:端电压范围限值、功耗以及内部开关的最大电流处理能力。在多数设置中,电压限制是主导因素。对于5V数字电位计,1 kΩ和10 kΩ设置分别对应5.5mA和0.55mA的最大电流。当电阻值较低时,最大功耗成为一个重要因素。在游标电阻最小的零电平时,开关施加的最大容许脉冲电流限值是20mA。新产品数据手册中给出了最大电流与代码的关系曲线。

数字控制可变电阻能够耐受20mA以上的电流吗?
不能。

数字电位计可以用来构建可编程高电流源吗?
可以使用升流或Howland电流泵,参见AD5231数据手册

如果在“干”电路(流经游标的电流小于1 pA)中使用数字电位计,则在可变电阻器模式下它会表现为一个线性电阻吗?
它是线性的。RWB由RS + RSW组成,其中RS和RSW分别是步进电阻和开关电阻。

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漏电流
ADI公司的数字电位计适合光电检测放大器使用吗?会发生漏电流而影响电路的增益吗?
我们采用泄漏极低的模拟开关工艺来制造数字电位计,因此其漏电流非常低。共模漏电流典型值通常为1nA。

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精度
关于R-DNL规格,我只关心相对调整,而不关心数字电位计中的电阻实际值,但需要数字电位计具有单调性。
是的,数字电位计具有单调性。

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交流参数

带宽
我可以调整数字电位计以支持1MHz至10MHz左右的频率,从而调整视频信号的增益吗?
视情况而定。带宽与代码和端到端电阻RAB相关。较低的RAB和代码可以产生较高的带宽。如果使用1 kΩ版本的AD8400或AD5273,并且将代码限制在低值范围内,则10MHz或更高的带宽是可能的。请参见数据手册中的波特图。

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噪声
数字电位计的噪声性能如何?
我们通常只规定热噪声(约翰逊噪声),即eN = sqrt(4*k*R*T*BW),其中k是波尔兹曼常数,k=1.38E-23,R是电阻,T是温度(K),BW是带宽。为了降低噪声,应当降低系统的电阻和/或工作带宽。一般认为热噪声是主要的噪声成分,可以进行一阶近似计算。系统的总噪声通常略高一些。

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CLK
数字电位计CLK输入能够施加的最大频率是多少?
对于SPI和U/D数字接口的电位计,最大时钟频率约为10MHz至20MHz。I2C兼容型数字电位计则保证400kHz的最大时钟频率。

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模拟串扰
双通道数字电位计的通道1和通道2之间是否存在串扰,导致施加于通道1的正弦波也会出现在通道2中?
该串扰可以忽略不计,数据手册通常会公布这一性能,其典型值为-70dB。请参阅AD5172数据手册图26。

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阶跃响应串扰
如果我将通道1从零电平设置为满量程,通道2是否会受干扰?
我们称这种现象为阶跃响应串扰。它与模拟串扰不同。同样,数据手册一般会公布这一性能,其典型值约为5-10 nV-s。请参阅AD5172数据手册 图25。

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数字馈通
数字馈通指从时钟或数据耦合到输出中的噪声量。它一般非常小,约为数nV-s。请参阅AD5172数据手册 图24。

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总谐波失真
数字电位计的总谐波失真性能如何?
该参数与代码和VDD相关。通常,它在0.005%到0.1%之间。额定性能请参阅数据手册。当器件在最大工作电压下工作时,THD性能最佳。

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拉链噪声
如果在音量控制应用中使用数字电位计,会产生拉链噪声吗?
会有明显的拉链噪声。然而,我们开发了一种外部过零检测器,它能有效地降低拉链噪声。请参阅 AD5290数据手册 的音量控制部分。

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数字控制

数字接口
对于要求6位字长的数字电位计,如果我的PC提供8位字长会怎样?
SPI器件可以正常工作,因为数据以MSB优先方式加载,数字电位计会忽略前2位,识别后6位。

对于要求12位字长的数字电位计,如何利用微处理器提供的8位字长进行控制?
需要发送一个双字节字,第一个字节的前4个MSB会被忽略。

ADI公司是否提供用来控制数字电位计的软件?
我们提供Visual Basic程序,它通过PC的并行端口驱动数字电位计。该软件随同我们的评估板一起提供,也可以从我们的网站下载。

如何改变数字电位计的游标位置?
游标位置通过3线SPI、2线I2C或增-减数字接口控制。此外,AD5228通过按钮进行控制。

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菊花链
如何以菊花链形式连接多个电位计?当只有两个地址位时,串行接口如何支持多个AD8403?是否有多条/CS线,每个芯片使用一条?
地址位仅用于一个器件内的多通道寻址。对于多器件操作,需要以菊花链形式将它们连接起来。例如,用菊花链形式连接两个4通道AD8403可获得共计8个通道。可以同时对两个通道(不同封装中)的任意组合进行编程,第一个器件的SDO引脚通过一个10k上拉电阻连接到第二个器件的SDI引脚。然后向第一个器件的SDI引脚发送20位数据,同时使两个器件的/CS保持低电平。前10位进入器件2,后10位进入器件1。当/CS被拉高时,两个通道同时更新。

可以对一个多通道数字电位计的两个通道同时进行编程吗?
AD5251/2/3/4和AD5232/3/5能够同时递增和递减所有通道。此外,用户可以写入各EEMEM,然后发送一个RESET命令以同时更新所有RDAC设置。

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回读游标设置
可以回读数字电位计的游标设置吗?
可以,AD5231/5232/5233/5235、AD5263、AD5241/5242、AD5280/5282、AD5245、AD5170/1/2/3、AD5243/8、AD5246/7和AD525X系列支持回读。

可以回读AD5242或AD5282(双通道I2C兼容型数字电位计)的两个RDAC寄存器的内容吗?
可以,可以回读RDAC寄存器内容(特定通道的RDAC值),但只能回读在先前的WRITE模式下选择的RDAC通道。如果你想读取的通道不是先前写入的通道,那么需要发送一个伪WRITE命令,以选择所需的通道。更多信息请参阅数据手册。

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串行/并行输入
有没有通过并行输入控制的数字电位计?
没有,但如果你打算在分压器模式下使用数字电位计,可以考虑使用并行输入DAC。

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线性/对数调整
数字电位计可以执行对数调整吗?
是的,AD5231/5232/5233/5235或ADN2850支持这种调整。另外,利用一个简单的配置,其它线性调整电位计也可以执行伪对数调整。线性/对数抽头文章

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我不大清楚如何使用引脚13写保护(/WP)、引脚14预设(/PR)和引脚16就绪(RDY)?
请参阅数据手册。

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其它问题

数字电位计的优势
为什么我要用数字电位计取代机械电位计?
数字电位计具有下列优点:
     -  更高的分辨率
     -  更高的可靠度
     -  更高的稳定性
     -  更快的调整速度
     -  更多功能
     -  更好的动态控制

用数字电位计取代机械电位计时,应当注意什么?
电压和电流是数字电位计的两个重要指标。必须确保电压和电流低于数据手册规定的最大额定值。

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ESD
数字电位计的ESD额定值是多少?
所有数字电位计都提供1kV以上的ESD保护。

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标识
如何判断端到端RAB 电阻值?
以AD8400为例,标识AD8400AR1、AD8400AR10、ADR8400AR50、AD8400AR100 (AD8400ARC)分别代表1kΩ、10kΩ、50kΩ和100kΩ器件。有些器件可能使用不同的电阻值表示方法。例如,我们的SOT、SC-70或MSOP等超紧凑封装采用3字母代码标识。订购前请查阅数据手册。

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故障
数字电位计的常见故障有哪些?
1. 如果不遵循规定的上电顺序(VMDD->VMSS->GND->VA ->VB),可能会发生闩锁。
2. 如果施加于A-B、W-B或W-A端的电压大于 |VMDD - GND| 或 |VMDD - VMSS| (双电源时),可能会引起故障。

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Spice模型
数字电位计是否有SPICE模型?
是的,请参阅 AD8403数据手册,其中有一个包含模拟部分的SPICE模型网络列表。

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评估板
数字电位计是否有评估板?
多数器件都有评估板。请查看产品页面的订购指南。

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RoHS(减少危险物质)标准
是否提供无铅数字电位计?
所有新型数字电位计都符合RoHS标准,不含铅。多数早期器件都提供采用新材料的产品型号,这些型号同样符合RoHS标准。封装代码后包含字母Z的产品型号符合RoHS标准。器件标识的符号#之后是日期代码。请查看产品页面的订购指南。

可以在基于焊接的传统PCB组装工艺中使用新型无铅数字电位计吗?
所有无铅器件都向后兼容现有的铅焊接系统。

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应用电路

电源
可编程5-30V电源
请参阅AD7376数据手册 图35。

可编程高精度LDO
请参阅AD5235数据手册 图51。

手动按钮LED驱动器
请参阅AD5228 数据手册 图41。

用于驱动LED的可调电压源
请参阅AD5227 数据手册 图33。

用于驱动单个LED的可调电流源
请参阅 AD5227 数据手册 图34。

用于驱动多个LED的可调电流源
请参阅AD5227 AD5227 数据手册 图35。

可编程双向电流源
请参阅 AD5235 数据手册 图53。

高功率RGB LED驱动器
请参阅 AD5254 数据手册 图45。

自动LED亮度控制
请参阅 AD5228 数据手册 图44。

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数模转换
高压DAC
请参阅 AD7376 数据手册 图34。

内置EEPROM的双极性DAC
请参阅 AD5235 数据手册 图50。

电压电流转换
请参阅 AD5231 数据手册 图52和图53。

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模拟滤波器
可编程低通滤波器
请参阅 AD5235 数据手册 图54。

可编程状态可变滤波器
请参阅 AD5233 数据手册 图52。

可编程振荡器
请参阅应用笔记 AN-580

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音量控制
音量控制
请参阅 AD7376 数据手册 图36和图37。

音频放大器音量控制
请参阅 AD5228 数据手册 图45。

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LCD和背光
LCD面板 VCOM 调整
请参阅 AD5259 数据手册 图46和图47。

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光学
激光偏置和调制电流偏置
请参阅 AD5235 数据手册 图56。

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其它
手动旋转控制
请参阅 AD5227 数据手册 图32。

双极性可编程增益放大器
请参阅 AD5235 数据手册 图49。

可编程电流检测放大器
请参阅 AD5252 数据手册 图45。

6位控制器
请参阅 AD5227 数据手册 图37。

数字输入电平从3.3V转换为5V或相反
请参阅 AD5247 数据手册 图35。

数字信号电平从0V转换为+5V或从-5V转换为0V
请参阅 AD5282 数据手册 图9。

多个I2C从机寻址
请参阅 AD5254 数据手册 图38。

分辨率增强
请参阅应用笔记 AN-582

伪存储器保持期限
请参阅 AD5227 数据手册 图38。

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