对于设计人员而言,数字电位器正变得越来越重要,它们具有很多优点,但也存在很多限制。下面比较机械电位器,数字电位器的共同点和区别,并由此帮助读者了解如何使用数字电位器。
电位器的出现有很长的历史,它以各种方式应用在广泛的领域,如常数调整和测量领域。最常见的莫过于设定和微调电阻值来微调电路,设置电平和调整增益等。电位器也被用来设计机器人和工业设备中的位置反馈。针对电位器需要考虑的各个方面,需针对特定应用的各种需求来设置。如电位器上的最大电压,各臂所能提供的最大电流,能允许消耗的最大功率以及最需要考虑的电阻问题。从功率到噪声的各个方面。单个电阻的误差通常有+/-20%到+/-5%,温度也会造成电阻值的漂移,所以需要考虑电位器的精度,线性,单调性与否,是否考虑设计中其它因素。比如人耳对声音的频率响应将比较重要。断电与加电时电阻的变化,成本和体积,还有可靠性如装配,潮湿等。
在爱迪生一千多项的发明当中,电位器总是为人们所遗忘。它是在十九世纪七十年代被发明并应用在开关中。如图一所示。
经一百年来,随着材料及外形的改变,机械电位器在一些初级的应用中受到极大的关注。无可置疑机械电位器和数字电位器有许多区别,而它们的共性却令人惊讶。其中最大相同就是它们都具有可调性,能提供大范围的端到端电阻。
机械电位器可耐上千伏的高压,数字电位器受制于小体积通常电压在30伏以内。机械电位器电阻容量也比数字电位器大。然而我们只要稍加考虑就可以解决上述问题。
机械电位器受振动发生电阻飘移的时候会给设计造成问题。机械电位器的接触点因磨损,老化而造成电阻增大或失效,进而使机械电位器的性能无法预知。数字电位器则无因机械结构造成上述的问题,可以经上万次开关操作而依然保持一致。
数字电位器通常采用多晶硅或薄膜电阻材料,具有低噪声,高精度和优良的温度系数。
机械电位器和数字电位器尺寸大小比对如图二所示。
数字电位器另一个显著优点是可编程性,它可以象EEPROM一样电压编程来调节电阻,可以取代电压跟随器,还可以象数模转换器一样来控制或设置电压电流。数字电位器的主要参数特性如下图所示。
在使用数字电位器来设置电压时,如需限定电压输出范围,只需在数字电位器的供电回路上串联电阻即可。下图给出将输出电压范围从0到15V改变成6+/-1V,其中只需增加电阻R1和R3。