很久以前,電位器已經使用,可以方便地校正系統,調節放大器中的偏移電壓或增益,調節濾波器,控制屏幕亮度;但早期使用的是機械電位器,有一些固有的局限性,如尺寸、機械磨損、游標污染、電阻漂移、對振動和濕度敏感、布局缺乏靈活性等,這些都是由其物理結構決定的。現在,已經開發出了數字電位器。數字電位器的出現是為了解決上述所有問題,提供更高的可靠性和精度,減少電壓毛刺。目前,機械電位器只能在數字電位器不適用的環境中使用(如高溫環境或大功率應用)。那么這兩個電位器有什么區別呢?讓我們來看看:
1.寫次數
數字電位器的寫作次數容易達到5萬次,而機械電位器的調整次數一般只有幾千次甚至幾百次。目前市場上提供的數字電位器分辨率在32級(5位)到256級(8位)甚至更高。對于圖像LCD顯示對比度調整或其他動態范圍要求不高的應用,可以選擇低分辨率、低成本的數字電位器進行設計。高分辨率的數字電位器于90個動態范圍dB的音頻和Hi-Fi設備中。
2.結構
機械電位器:由一個大的電阻元件組成,通過兩個端子連接在外面。電阻元件的形式多種多樣,包裝方法根據所采用的技術而有所不同。它可以是單圈或多圈,也可以是簡單的扁平包裝。第三個端子也被稱為游標,它可以在整個電阻元件上移動,以選擇每個外部端子和游標之間的電阻大小。游標與電阻元件之間的接觸電阻較小,通常稱為游標電阻。
數字電位器:由電阻元件陣列組成,該陣列終端通過兩個端子(A和B)與外部相連。在兩個無源電阻的接點處,有一個開關。這些開關通過與外部端子(稱為游標或游標或W)單個觸點相互連接。
因為這些開關通過互補金屬氧化物半導體(CMOS)加工工藝設計,允許電流在任何方向流動。這些開關由一個數字模塊控制,只能連接一個開關。寄生開關電阻與機械電位器相比,也可稱為游標電阻。
綜上所述,機械電位器更容易受到物理環境變化(如振動、沖擊和游標污染)的影響,這些都是由其物理結構決定的。在上述所有情況下,具有整體結構的數字電位器都不會受到影響。
3.調節
機械電位器:理論上,由于游標可以在整個電阻上移動,機械電位器可以提供無限的分辨率;但調節電阻時形成的物理因素(如螺絲刀壓力或材料之間的摩擦)會降低精度,導致電阻的精度較低。
需要注意的是,重新調整的次數或平均故障間隔時間(MTBF),通常不超過幾千次。
數字電位器:游標位置取決于游標位置RDAC寄存器中的內容,在寄存器中寫入內容的次數沒有限制。如圖3和圖4所示,使用時使用,使用時使用。SPI,I2C或up/down等數字接口,手動使用按鈕開關或數字編碼器,可以將內容寫入RDAC寄存器。
數字電位器類似于機械電位器,如果提前調整,則可以在上電時儲存,RDAC代碼。
4.電阻元件
機械電位器:由于電阻元件可能使用各種材料(如金屬陶瓷、石墨或導電塑料),因此電阻大小可能為數十歐元甚至兆歐元,并在額定誤差范圍內得到保證。該誤差稱為電阻容許誤差,根據電位器材料的質量和不同工藝上下波動。典型值范圍為±30%和±在10%之間,更高質量電位器的誤差可低至±3%。另一個誤差是由電阻元件的溫度引起的。這種依賴取決于材料。電阻值會隨著溫度的比例而變化。誤差稱為溫度系數或TempCo。
線繞電阻等新材料的溫度系數可低至10ppm/°C,舊機械電位器使用的材料是石墨,但其溫度依賴性高達500ppm/°C;有一些與材料有關的限制(例如,功耗可以小到幾毫瓦或幾百瓦)。無論如何,電阻終端之間的電壓與功率成正比。電壓可以是幾十伏,幾百伏甚至幾千伏。
一般來說,雖然機械電位器中的電壓和電流額定值較高,但它們與環境溫度成反比例。設計師應根據應用程序中的預期溫度來驗證電位器是否能處理估計的功率。顯示了機械電位器的所有特性(根據所使用的材料進行分類),以供快速參考。
數字電位器:電阻元件使用的主要材料有兩種:多晶硅或薄膜金屬。
多晶硅是一種常用的材料,與石墨相似,對溫度的依賴性很高,溫度系數高達600ppm/°C.薄膜金屬電阻溫度系數較低,約35ppm/°C。一般來說,任何給定代碼下的溫度系數圖(任何給定代碼下的溫度依賴和溫度系數取決于兩個因素:電阻元件和開關電阻。開關電阻較小,但在較低的代碼中,所選的電阻也很小。由于電阻值非常接近,開關電阻變得非常明顯。開關電阻溫度系數影響的代碼數直接取決于標稱電阻值,該區域的典型溫度系數約為600ppm/°C。)。
由于尺寸小,數字電位器的功耗也很小,在數十毫瓦以內。與機械電位器相比,該功率在所有溫度范圍內都是恒定的。數字電位器的端電壓由電源軌道限制。對于不同的數字電位器,其電壓范圍可以從2開始.3V至33V.但在任何情況下,電流通常都不會超過幾毫安。