数字电位器的应用

１ 用数字电位器替代机械式电位器

　　数字电位器的写次数很容易达到５００００次，而机械式电位器的调节次数一般只有几千次，甚至几百次。目前市场上提供的数字电位器的分辨率在３２级（５位）到２５６级（８位）甚至更高。对于像ＬＣＤ显示器对比度调节或其它动态范围要求不高的应用，设计时可以选用低分辨率、低成本的数字电位器。而高分辨率的数字电位器则被广泛用于动态范围高达９０ｄＢ的音频和Ｈｉ－Ｆｉ设备中。数字电位器具有易失和非易失两种类型，非易失数字电位器与机械式电位器很相似，它们无论上电与否都可以保持电阻值设置，特别是ＭＡＸ５４２７／ＭＡＸ５４２８／ＭＡＸ５４２９数字电位器，更具有独特的编程特性，每个器件带有一个一次性编程（ＯＴＰ）存储器，能够在上电复位（ＰＯＲ）时将抽头位置设置在用户定义的数值，且抽头位置保持可调，但在上电时总是返回到所设置的位置。另外，利用ＯＴＰ功能也可以关闭接口操作，使抽头位置始终保持在所希望的地方。这样，器件就像一个阻值固定的分压器，而不是电位器。

　　大多数数字电位器可以通过传统的Ｉ２Ｃ或ＳＰＩ接口进行编程，有些器件则采用上／下脉冲计数调节方式。采用数字电位器有很多优势，首先，这些电位器对灰尘、污垢和潮湿的环境不敏感，而这些因素对于机械式电位器来说则是致命的。数字电位器几乎能够在任何电子系统中替代老式的机械电位器，而不仅仅是在音频产品，图１列出了数字电位器的几种典型应用。

　　２数字电位器在音频设备中的应用

　　与机械式电位器相比，数字电位器的另一优势是可以直接安装在电路板的信号通道上，而不需要复杂、昂贵的机械与电控的整合方案。数字电位器可提高电子噪声抑制能力，不存在机械电位器连线拾取的干扰信号。传统的数字电位器只是简单地直接取代机械式电位器，它们具有相同的使用方法，因而无需做过多的说明。然而，对于特殊用途的器件，（如低成本立体声音量控制），使用时可能会出现一些特殊问题。

　　数字电位器可以提供对数和线性变化函数，对数变化的数字电位器常用于Ｈｉ－Ｆｉ音频设备中的音量调节，可为具有非线性响应特性的人耳建立一个线性变化的音量控制。目前，高度集成的数字电位器可以在单芯片内提供六个独立的电位器，并支持多声道音频设备，如立体声、环绕杜比系统等。对于音频设备，需要注意每一级抽头位置的瞬变过程，如果抽头位置没有精确地切换到０Ｖ，音频信号会带有噼啪声和砰然声。幸运的是，新一代数字电位器包含的过零检测功能（如ＤＳ１８０２）可确保在检测到过零（０Ｖ）或５０ｍｓ延迟时改变抽头位置，从而可降低抽头位置瞬变时的音频噪声。

　　新一代的ＤＳ１８０２音频电位器包含了两个数控电位器，对数抽头，每级变化１ｄＢ。最大衰减量为６３ｄＢ。此外，它还带有静音功能，可将信号衰减９０ｄＢ。ＤＳ１８０２有四个按键输入，可用于音量／平衡控制。合理利用其过零检测器，能够实现音量的无缝调节，以得到纯净的音频信号。图２提供了一个前置放大器方案，可通过按键控制两个立体声声道。用ＤＳ１８０２构成音量控制电路时，需要将交流信号偏置在直流电源范围内，否则，ＤＳ１８０２会将低于ＧＮＤ、高于ＶＣＣ的音频信号钳位掉，ＤＳ１８０２可以采用３Ｖ或５Ｖ电源。由于音频信号通常是对称的，所以，最好将直流偏置设置在ＶＣＣ／２，以获得最大的音频信号摆幅。图２（ａ）是一个惠斯通桥电路，可用来将输入信号偏置在ＶＣＣ／２。该电路允许交流信号通过位于中间位置的电阻（电位器），来对电阻两端进行相同的直流偏置。这一点对于数字电位器非常关键，因为过零检测器是在电位器两端电压为零时切换电位器的位置，因而，可以消除由于数字电位器的非连续切换所造成的噼啪声和砰然声。图２（ｂ）是在图（ａ）基础上构建的电路，该电路的输入阻抗为１３。７ｋΩ，桥电路和输入电容造成的信号衰减为１。２ｄＢ（２０Ｈｚ）。此外，还需要在靠近DS1802和MAX4167的VCC引脚加旁路电容。


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