为您的应用选择合适的 数字电位计 ADI公司提供多种多样的数字电位计(digiPOT)选项，包括不同的 架构 存储器技术、单电源和双电源、各种数字接口、高分辨率器 数字电位计T是一种3端器件 ( 见图1 ) ，内部结构由电阻和开关 件，以及业界最广泛的端到端电阻选项。 阵列组成。每个digiPOT的A端与B端之间都有多个串联的无源电 什么是数字电位计？ 阻。游标端W可以进行数字编程，以访问该电阻串上的任何一 个触点(共有2n个)。 数字电位计T是一种数字控制式器件，可以用来调整电压或电 A端与B端之间的电阻RAB一般称为端到端电阻。ADI公司提供从1 流，提供与机械电位计或可变电阻器相同的模拟功能。利用它 kΩ到1 MΩ的各种端到端电阻选项。 可以实现更精确、更鲁棒、更快速、电压毛刺更小的自动校准 过程。digiPOT常用于对模拟信号进行数字调整和校准，通常由 A端与W端之间的电阻RAW和B端与W端之间的电阻RWB是互补的。 I2C、SPI等数字协议或者更基本的上调/下调和按钮协议来控制。 也就是说，如果RAW增大，则RWB会以相同比例减小。 施加于A、B或W端的电压极性不限。A端至B端、W端至A端和W A DIGITAL BLOCK 图1. 3端数字电位计 ANALOG INPUTS/OUTPUTS W 端至B端的电压可以是任一极性，唯一要求是确保信号不会超过 电源轨。同样，电流流向也无限制，唯一要求是最大电流不能 超过电流密度规格(典型值约为数mA)。 B www.analog.com/zh/digiPOTs 使用何种数字电位计？ 典型应用 为您的应用选 择 合适的数字电位计时，需要 考虑的关键参数 • 惠斯登电桥校准 如下： • 运算放大器增益控制(见图5) I. 电阻配置 V. II. 数字接口 VI. 分辨率 端到端电阻 III. 内部存储器 VII. 性能 IV. 电源电压 VIII. 封装 • 模拟滤波器调谐 A VIN VOUT W A A W R W I. 电阻配置 数字电位计可以配置为电位计或可变电阻器。 B RHEOSTAT B 图4. 可变电阻器 图5. 同相放大器 电位计模式 在这种配置中，有三端可用：A、B和W(见图2)。 II.数字接口 数字电位计用作分压器，游标端电压与A端和B端之间的电压以 ADI公司的大量数字电位计产品支持多种数字接口： 及电阻RAW和RWB成比例。 • SPI—ADI公司提供SPI兼容型接口，其工作速度最高可达50 MHz 时钟速率。 图3中，A端连接一个基准电压，B端接地。游标引脚电压可以通 • I2C—ADI公司提供I2C兼容型接口，支持标准模式和快速模式， 最高速度可达400 kHz时钟速率。通常会提供地址引脚，允许 用户配置从机地址，以便多个器件可以在同一总线上工作。 过下式计算： VOUT = CODE 2n × VREF • 按钮操作—用户只需添加两个按钮开关，就可以与系统直接 交互。按UP(上调)按钮可增大电阻，按DOWN(下调)按钮可减 小电阻(见图6)。 典型应用 • DAC • 上调/下调—这是一种相当简单的接口，可以通过任何主机 控制器或分立逻辑进行操作，或者利用旋转编码器或按钮手 • LCD VCOM调整 • 模拟信号衰减 动操作。只需利用一个边沿，就能增大或减小电阻。 VREF VDD A W UP BUTTON B PU R PD 图3. DAC模式 图2. 电位计 R DOWN BUTTON 图6. 按钮接口 可变电阻器模式 数字电位计可以用作数字控制可变电阻器，此时仅使用两端。 不用的一端可以悬空或者连接到W端，如图4所示。 III.内部存储器 数字电位计的标称端到端电阻(RAB)有2n个触点可供游标端访问， 由此产生的电阻可以在游标端和B端上测量(RWB)，或者在游标端 最小游标电阻位于游标与B端的第一个连接，对应零点。此B端 AD公司丰富的产品组合支持四种不同的集成存储器选项，用户 可以针对终端应用灵活地选择理想的数字电位计。利用内部存储 器，用户可以将游标的上电复位(POR)位置设为用户编程值。游标 位置可以多次重新编程，但只要上电，就会回到预编程的位置。 对于校准或要求快速上电时间的应用，此功能十分有用。 连接具有最小的游标触点电阻RW，典型值为70 Ω。 • 仅易失性存储器：数字电位计通常上电至中间值。 和A端上测量(RAW)。 可变电阻器电阻可以通过下式计算： RAW = 2n – CODE 2n × RAB + RW or RWB = CODE 2n × RAB + RW • 一次性可编程 ( OTP ) ：允许用户对游标上电位置进行一次编 程，非常适合出厂校准。 • 多次可编程(MTP)：有些ADI产品支持2次、20次或50次可编程 游标存储器。 • EEPROM：ADI公司的集成EEPROM耐久性高达100k设置周 期，+125°C时的数据保持期限长达50年。 IV.电源电压 VII.主要性能参数 为应用选择数字电位计之前，必须了解施加于A端、B端或W端 的最大信号电压。正电源电压V DD和负电源电压V SS( 对于单极性 电阻容差误差—digiPOT电阻容差误差是端到端电阻的绝对误 digiPOT则是GND)定义电压信号的边界条件。超出VDD或VSS的信号 器等匹配时，该参数非常关键。 一般会被内部正偏二极管箝位。 差，其典型值为±20%。在开环应用中与外部分立电阻、传感 降低电阻容差误差的影响 ADI公司的大量产品支持多种电源选项： • ADI公司的AD5272和AD5292等digiPOT提供业界领先的最大 ±1%可变电阻性能。这些器件允许设计人员通过数字方式精 确设置电阻值，从而简化确定系统误差预算的过程(见图9)。 • 单电源：+2.3 V至+33 V(见图7) • 双电源：±2.25 V至±16.5 V(见图8) • 低电阻容差(如AD5110)具有±1%(典型值)和±8%(最大值)的电 VIN 阻容差。 +VDD A VIN VOFFSET W VOUT 0V • AD5259和AD5235等产品的电阻容差误差存储在EEPROM存储 VOUT VOFFSET 器中，用户计算的实际端到端电阻精度可达0.01%。 0V B • 最新专利的线性增益设置模式允许控制电位计，使其作为 连接同一点 ( 端点W ) 的两个独立可变电阻器 ( R AW和R WB) 使用， VOFFSET 图7. 单电源模式下的交流信号 如图10所示。此模式适合输出取决于两个电阻之比的公式 使用(例如反相放大器G = R1/R2）。AD5141等产品提供该模 VIN A +VDD +VDD VIN 0V W VOUT –VSS 式，具有低于±1%的最大比例误差。 VOUT 0V 4 +IN –VSS B RDAC RG IN-AMP 图8. 双电源模式下的交流信号 –IN VOUT VREF V. 端到端电阻 GAIN = 1 + ADI公司提供从1 kΩ到1 MΩ的各种端到端电阻选项，这有助于轻 ERROR (%) +VDD 3 2 1 0 0 49.400 RG 200 400 600 800 1000 DECIMAL CODE 图9. 仪表放大器 松实现阻抗、功耗、带宽与噪声性能的最佳组合。 数字电位计温度系数—ADI公司的digiPOT利用专有薄膜电阻技 VI.分辨率 术，实现了市场上最低的温度系数性能（例如AD5292）： ADI公司提供5位至10位的分辨率，LSB步长最低为4 Ω。如果需要 • 电位计模式：5 ppm/°C 更高的分辨率，可以通过级联、串联或并联多个digiPOT来实现 (见表1)。 • 可变电阻器模式：35 ppm/°C 带宽—digiPOT结构由电阻和开关组成( 见图10)。特定代码路径中 表1. 电阻选项快速参考 的电阻与开关寄生电容、引脚电容、板电容结合，形成一个RC低 电阻 (𝛀) 分辨率(触点数) 1k 2.5k 5k 32 64 • • • 128 256 1024 10k 20k 25k 50k 80k 100k 200k 250k 1M • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 通滤波器，它决定能够通过digiPOT而不被衰减–3 dB以上的最大 交流频率。选择较低的端到端电阻将能支持较高的–3 dB带宽( 见表2)。 表2. 典型–3 dB带宽与电阻选项的关系 • • • 电阻 1 kΩ 5 kΩ 10 kΩ 50 kΩ 100 kΩ 1 MΩ 频率 5 MHz 2 MHz 1 MHz 120 kHz 70 kHz 6 kHz VIN SA RL A VDD +15V RL SW SERIAL INTERFACE AD5292 A W RS VOUT W SB B RS GND –15V 图14. 对数式专业音频音量控制 RL B VSS RL 图11. 总谐波失真 总谐波失真( THD) —施加于digiPOT端子的交流信号会使内部开关的 VIN VOUT 导通电阻R ON 发生变化，导致某种非对称衰减，从而引起信号失真 ( 见图11)。选择较高的端到端电阻可以降低内部开关电阻对总电阻 的贡献，从而提高THD性能。表3显示了一些典型的THD性能值。 图15. 可变低通Sallen-Key滤波器 表3. 典型THD性能 20 kΩ 电阻 总谐波失真(THD) 50 kΩ –93 dB –101 dB 100 kΩ –106 dB PMOS VOUT VIN SIGNAL DISTORTION INPUT SIGNAL SERIAL INTERFACE ATTENUATION NMOS IDEAL OUTPUT SIGNAL REAL OUTPUT SIGNAL 图12. 总谐波失真 图16. 利用电流升压器实现可编程电压源 VIII.封装 ADI的digiPOT都提供多种封装： • SC70 • MSOP • LFCSP • TSSOP • SOT-23 • SOIC 应用 欲搜索digiPOT电路设计，请访问：www.analog.com/zh/circuits AUDIO_INPUT PUSH-UP BUTTON PU PD PUSH-DOWN BUTTON 参考电路设计是经过测试的电路设计，旨在协助设计 人员应对当今的相关设计挑战，轻松快捷地实现系统 集成。 A W – B 图13. 利用放大器和按钮接口控制音量 + † TP = 可编程次数 *线性增益设置模式 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 ±2.75, +5.5 5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 32 32 64 64 64 64 128 128 128 256 256 1024 64 128 128 256 256 256 256 1024 1024 64 64 128 128 256 256 256 256 4 2 1 I2C I2C I2C 升/降 I2C 升/降 按钮 I2C I2C 升/降 SPI/I2C I2C SPI/I2C SPI I2C I2C SPI SPI I2C I2C SPI SPI SPI SPI I2C I2C SPI/I2C I2C I2C I2C SPI/I2C SPI ±16.5, +33 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 10, 80 10, 80 5, 10, 80 5, 10, 80 5, 10, 80 1, 10, 50, 100 10, 80 10, 80 10, 100 5, 10, 50, 100 10, 100 10, 50, 100 1, 10, 50, 100 10, 100 10, 100 10, 50, 100 1, 10, 50, 100 10, 100 10, 100 25, 250 25, 250 10, 50, 100 1, 10, 50, 100 10, 100 10, 100 1, 10, 50, 100 10, 100 10, 100 10, 100 20, 50, 100 10 20, 50, 100 I2C I2C SPI SPI 1024 1 20, 50, 100 2.5, 10, 50, 100 20, 100 20, 50, 100 10 SPI ±16.5, +33 20, 100 1, 10, 50, 100 5, 10, 50, 100 2.5, 10, 50, 100 2.5, 10, 50, 100 标称电阻(k𝛀) 5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 SPI ±2.75, +5.5 1024 1024 256 256 1024 1024 AD5170 AD5274 AD5270 AD5174 I2C I2C I2C I2C 接口 5.5 5.5 5.5 5.5 最大端电压范围(V) AD5292 256 AD5291 2 1 通道数 AD5272 AD5175 EEPROM AD5114 新品 AD5115 新品 AD5112 新品 AD5113 新品 AD5116 新品 AD5258 AD5110 新品 AD5111 新品 AD5121 新品 AD5259 AD5141 新品 AD5231 AD5251 AD5122A 新品 AD5122 新品 AD5232 AD5252 AD5142A 新品 AD5142 新品 AD5235 ADN2850 AD5233 AD5253 AD5123 新品 AD5124 新品 AD5254 AD5143 新品 AD5144A 新品 AD5144 新品 256 64 64 256 256 分辨率 (游标步进数) 一次性可编程存储器(OTP) AD5273 AD5171 AD5172 AD5173 多次可编程存储器(MTP) AD5271 产品型号 非易失性存储器数字电位计 35 35 35 35 35 300 35 35 35 300 35 600 600 35 35 300 300 35 35 35 35 600 300 35 35 300 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 300 35 35 35 绝对温度系数 (ppm/°C) LFCSP-8 LFCSP-8 LFCSP-8 LFCSP-8 LFCSP-8 MSOP-10 LFCSP-8 LFCSP-8 LFCSP-16, TSSOP-16 LFCSP-10, MSOP-10 LFCSP-16, TSSOP-16 TSSOP-16 TSSOP-14 LFCSP-16, TSSOP-16 LFCSP-16, TSSOP-16 TSSOP-16 TSSOP-14 LFCSP-16, TSSOP-16 LFCSP-16, TSSOP-16 TSSOP-16 LFCSP-16, TSSOP-16 TSSOP-24 TSSOP-20 LFCSP-16 LFCSP-24, TSSOP-20 TSSOP-20 LFCSP-16 TSSOP-20 LFCSP-24, TSSOP-20 LFCSP-10, MSOP-10 LFCSP-10, MSOP-10 TSSOP-14 MSOP-10 LFCSP-10, MSOP-10 LFCSP-10, MSOP-10 LFCSP-10, MSOP-10 TSSOP-14 LFCSP-10, MSOP-10 SOT-23-8 SOT-23-8 MSOP-10 MSOP-10 封装引脚 0.60 0.60 0.68 0.68 0.66 0.59 0.76 0.76 0.70 0.9 0.90 1.97 1.97 1.45 1.45 2.40 1.61 1.65 1.65 3.52 3.52 2.50 2.49 2.45 2.50 2.58 2.85 2.90 2.90 1.59 1.45 2.62 1.00 0.95 1.59 1.45 2.29 0.95 0.69 0.72 1.32 1.32 报价 (千片订量， 美元/片) 8%端到端电阻容差(R-tol)、2.3 V工作电源、低功耗 8%端到端电阻容差(R-tol)、2.3 V工作电源、低功耗 8%端到端电阻容差(R-tol)、2.3 V工作电源、低功耗 8%端到端电阻容差(R-tol)、电位计模式下的温度系数为5 ppm/°C 8%端到端电阻容差(R-tol)、2.3 V工作电源、低功耗 %端到端电阻容差(R-tol)存储在NVM中 8%端到端电阻容差(R-tol)、2.3 V工作电源、低功耗 8%端到端电阻容差(R-tol)、2.3 V工作电源、低功耗 LGST,* 8%端到端容差(R-tol)、2.3 V工作电源 %端到端电阻容差(R-tol)存储在NVM中 LGST,* 8%端到端容差(R-tol)、2.3 V工作电源 28字节用户可编程NVM %端到端电阻容差(R-tol)存储在NVM中、12字节用户可编程NVM LGST,* 8%端到端容差(R-tol)、2.3 V工作电源 LGST,* 8%端到端容差(R-tol)、2.3 V工作电源 14字节用户可编程NVM %端到端电阻容差(R-tol)存储在NVM中、12字节用户可编程NVM LGST,* 8%端到端容差(R-tol)、2.3 V工作电源 LGST,* 8%端到端容差(R-tol)、2.3 V工作电源 %端到端电阻容差(R-tol)存储在NVM中、26字节用户可编程NVM %端到端电阻容差(R-tol)存储在NVM中、26字节用户可编程NVM 11字节用户可编程NVM %端到端电阻容差(R-tol)存储在NVM中、12字节用户可编程NVM LGST,* 8%端到端容差(R-tol)、2.3 V工作电源 LGST,* 8%端到端容差(R-tol)、2.3 V工作电源 %端到端电阻容差(R-tol)存储在NVM中、12字节用户可编程NVM LGST,* 8%端到端容差(R-tol)、2.3 V工作电源 LGST,* 8%端到端容差(R-tol)、2.3 V工作电源 LGST,* 8%端到端容差(R-tol)、2.3 V工作电源 1%端到端电阻容差(R-tol)、50-TP†、内部熔断编程电源 高电压、1%端到端电阻容差(R-tol)、20-TP†、内部熔断编程电源、 低THD 2-TP† 1%端到端电阻容差(R-tol)、50-TP†、内部熔断编程电源 1%端到端电阻容差(R-tol)、50-TP†、内部熔断编程电源 50-TP†、内部熔断编程电源 高电压、1%端到端电阻容差(R-tol)、20-TP†、内部熔断编程电源、 低THD 1%端到端电阻容差(R-tol)、50-TP†、内部熔断编程电源 50-TP†、内部熔断编程电源 1 kΩ选项具有高带宽 温度系数在电位器模式下为5 ppm/°C 温度系数在电位器模式下为15 ppm/°C 额外的地址引脚(AD0和AD1) 注释 ©2013 Analog Devices，Inc. 保留所有权利。 所有商标和注册商标均属各自所有人所有。 BR09271sc-0-8/13(A) AD5206 AD5263 AD8403 AD5204 AD5203 AD5282 AD5242 AD5248 AD5243 AD5262 AD8402 AD5207 AD5162 AD5222 AD5293 AD5290 AD5280 AD5260 AD8400 AD5200 AD5241 AD5161 AD5245 AD5165 AD5160 AD7376 AD5220 AD5247 AD5246 AD5227 AD5201 AD5228 产品型号 256 256 256 256 64 256 256 256 256 256 256 256 256 128 1024 256 256 256 256 256 256 256 256 256 256 128 128 128 128 64 33 32 分辨率 （游标步进数） 易失性数字电位计 6 4 2 1 通道数 ±2.75, +5.5 ±7.5, +16.5 5.5 ±2.75, +5.5 5.5 ±5.5, +16.5 ±2.75, +5.5 5.5 5.5 ±5.5, +16.5 5.5 ±2.75, +5.5 5.5 ±2.75, +5.5 ±16.5, +33 ±16.5, +33 ±5.5, +16.5 ±5.5, +16.5 5.5 ±2.75, +5.5 ±2.75, +5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 ±16.5, +33 5.5 5.5 5.5 5.5 ±2.75, +5.5 5.5 最大端电压范围(V) SPI SPI/I2C SPI SPI SPI I2C I2C I2C I2C SPI SPI SPI SPI 升/降 SPI SPI I2C SPI SPI SPI I2C SPI I2C SPI SPI SPI 升/降 I2C I2C 升/降 SPI 按钮 接口 10, 50, 100 20, 50, 200 1, 10, 50, 100 10, 50, 100 10, 100 20, 50, 200 10, 100, 1000 2.5, 10, 50, 100 2.5, 10, 50, 100 20, 50, 200 1, 10, 50, 100 10, 50, 100 2.5, 10, 50, 100 10, 50, 100, 1000 20, 50, 100 10, 50, 100 20, 50, 200 20, 50, 200 1, 10, 50, 100 10, 50 10, 100, 1000 5, 10, 50, 100 5, 10, 50, 100 100 5, 10, 50, 100 10, 50, 100 10, 50, 100 5, 10, 50, 100 5, 10, 50, 100 10, 50, 100 10, 50 10, 50, 100 标称电阻 (k𝛀) 1.97 1.47 1.52 2.79 2.58 1.94 LFCSP-32, TSSOP-24, SOIC-24 TSSOP-24, SOIC-24 TSSOP-24 TSSOP-24, SOIC-24 700 500 30 700 1.27 TSSOP-16, SOIC-16 30 TSSOP-16 1.00 MSOP-10 35 TSSOP-24, SOIC-24 1.00 MSOP-10 35 35 1.97 TSSOP-16 35 700 1.68 TSSOP-14, SOIC-14 0.80 TSSOP-14, SOIC-14 35 500 2.55 TSSOP-14 35 1.06 1.97 MSOP-10 35 35 1.00 1.80 TSSOP-14 35 MSOP-10 1.13 1.80 TSSOP-14 500 TSSOP-14 0.89 SOIC-8 500 35 0.93 MSOP-10 30 500 0.65 MSOP-10 TSSOP-14, SOIC-14 35 0.58 0.64 TSOT-8 SOT-23-8 0.64 SOT-23-8 35 35 2.86 TSSOP-14, SOIC-16 300 35 0.90 预设为中间电平/零电平引脚 额外的I2C地址引脚(AD0和AD1) 1 kΩ选项具有高带宽 预设为中间电平/零电平引脚 仅可变电阻器模式 可变电阻器/电位器模式 1 kΩ选项具有高带宽 AD8402替代产品 1可变电阻器模式、1电位器模式 高电压、1%端到端电阻容差(R-tol)、低THD 高压 1 kΩ选项具有高带宽 低功耗：0.05 μA 高压 超紧凑 0.45 SC70-6 MSOP-8, SOIC-8 35 800 温度系数在电位器模式下为10 ppm/°C 超紧凑；仅可变电阻器模式 0.36 0.45 TSOT-8 SC70-6 35 35 内置去抖器，支持手动 低游标电阻 0.34 0.50 TSOT-8 注释 MSOP-10 报价 (千片订量， 美元/片) 35 封装引脚 500 绝对温度系数 (ppm/°C) Analog Devices, Inc. Worldwide Headquarters One Technology Way P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106 U.S.A. Tel: (1 781) 329 4700 Fax: (1 781) 461 3113 22 222 200021 : (86 21) 2320 8000 : (86 21) 2320 8222 4205-4210 518048 : (86 755) 8202 3200 : (86 755) 8202 3222 5-2 5 100085 : (86 10) 5987 1000 : (86 10) 6298 3574 889 B 2403-2405 430073 : (86 27) 8715 9968 : (86 27) 8715 9931 4006 100 006 [email protected] www.analog.com/zh/CIC www.analog.com/zh/sample ezchina.analog.com