如何制作数字电位器_数字电位器制作方法
数字电位器简介
数字电位器（dcp）是专为替代传统机械电位器、可变电阻器而设计的新型集成电路，通过i2c、spi或三线（cs，u/d，inc）等方式与mcu接口，实现在应用程控调节（或按钮控制），从而实现与传统机械电位器或可变电阻器相同的电位、电阻调节功能。这些器件通常带有非易失性存储器，能在设备掉电时自动存储滑动端设定值。数字电位器的调节精度由其内部的抽头数决定，根据需要有16、32、64、100、128、256、1024等多种选择，电阻范围通常为1kω~100kω，电阻变化既有线性也有对数方式。与传统机械电位器相比，数字电位器具有在应用程控调节、长寿命、易于装配节省空间、不受振动影响等突出优点，已被广泛应用于医用设备、仪器仪表、工业控制、计算机、家用电器、手机、数码产品等各个领域。
数字电位器基本工作原理 由于数字电位器可代替机械式电位器，所以二者在原理上有相似之处。数字电位器属于集成化的三端可变电阻器件其等效电路，如图l所示。当数字电位器用作分压器时，其高端、低端、滑动端分别用vh、vl、vw表示；而用作可调电阻器时，分别用rh、rl和rw表示。
图2所示为数字电位器的内部简化电路，将n个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由mos管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的每一个节点连接到滑动端。
数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存与恢复控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。利用串入、并出的加／减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加／减计数，计数器把累计的数据直接提供给译码电路控制开关阵列，同时也将数据传送给内部存储器保存。当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路的输出端只有一个有效，于是只选择一个mos管导通。
数字控制部分的存储器是一种掉电不挥发存储器，当电路掉电后再次上电时，数字电位器中仍保存着原有的控制数据，其中间抽头到两端点之间的电阻值仍是上一次的调整结果。因此，数字电位器与机械式电位器的使用效果基本相同。但是由于开关的工作采用“先连接后断开”的方式，所以在输入计数有效期间，数字电位器的电阻值与期望值可能会有一定的差别，只有在调整结束后才能达到期望值。
从图2可以看出，数字电位器与机械式电位器有2个重要区别：1）调整过程中，数字电位器的电阻值不是连续变化的，而是在调整结束后才具有所希望的输出。这是因为数字电位器采用mos管作为开关电路，并且采用“先开后关”的控制方法：2）数字电位器无法实现电阻的连续调整，而只能按数字电位器中电阻网络上的最小电阻值进行调整。
数字电位器的典型应用 数字电位器的应用广泛，而且按照不同的分类标准也有很多种类，但是基本原理是相似的，这里以三线加／减式接口的数字电位器x9313为例，介绍数字电位器的应用。
1、内部结构及工作原理 x9313为工业级的32抽头数控电位器，最大阻值为10kω，采用8引脚，有dip、oic、fssop3种封装。x9313的内部功能框图，如图3所示。它由输入部分、5位e2prom、存储和调用电路、32选l译码器、由mos场效应管构成的32路模拟开关、电阻阵列6部分组成。其中输入部分是5位加／减计数器经过三线加／减式接口（）与单片机相连，其工作像一个升／降计数器，输出经译码，控制接通某个电子开关，这样就把电阻阵列上的一个点连接到滑动输出端。电阻阵列由32个等值的电阻和与之相配套的电子开关组成。根据控制端的电平，计数器的内容还可以储存到非易失存储器中以便后续使用。
2个顶脚引线分别接vh和vl，中间抽头为vw。为3个控制端，其中，为片选端，为低电平时，x9313被选中。此时才能接收的信号。在下降沿使计数器增或减1。如果，滑动端向vh方向滑动，vw与vh之间的电阻减小一个阶值。反之，如果，滑动端向vl方向滑动。计数器输出译码后，经过32选1，使滑动端的位置沿电阻阵列移动。当计数器达到某个极端（00000或11111）时，不会循环回复，从00000自动变成1111l，或从11111变成00000，也就是说当为高电平而也为高电平时，计数器的值存储到非易失存储器中，系统上电时，器件自动将非易失性存储器中的值送到计数器，作为计数器的输出。
2、典型应用 手控调压电路
图4所示为。将vh端接+5v，vl接地。从vw端输出0～+5v的可调电压。r1、r2为上拉电阻。只要按动开关s1，输出电压就升高，每按一次电压升高0．05v，最高可达5v。如果按住s2即为低电平，此时按s1则每按一次电压降低0．05v。
x9313与单片机的接口电路
这里以常用的at89c2051单片机为例介绍数字电位器与单片机的接口电路。电位器的3个控制端分别接at89c2051的p1．7、p1．6和p1．5。由r1、c1构成上电复位电路，c2、c3和石英晶体jt构成晶振电路。因为单片机i／o端口内部已有上拉电阻，所以上电时上述控制端均为高电平，电位器处于待机状态，此时应用和上例相同。
相关程序代码如下：
上面的程序实现了使ud为高电平，此时给数字电位器发送50个脉冲，增大电阻使高低端之间电压为2．5v。通过单片机传给数字电位器脉冲信号来控制数字电位器的大小，从而方便而精确地改变电阻值。但是在实际应用中，要注意对数字电位器的误差进行分析和补偿。
如何制作数字电位器 用二进制集成电路cd4040可制作数字电位器。电位可有4096挡次，如电压在4.096v，每伏有1000个1mv变化进位挡，每进1位上升1mv，电路二进制位0～11位以高位电阻最小。如第11位50ｋω、第10位100ｋω、第9位200ｋω、第8位400ｋω、第7位800ｋω、第6位1.6mω、第5位3.2mω、第4位6.4mω、第3位12.8mω、第2位25.6mω、第1位51.2mω、第0位102.4mω，向下按每退1位、阻值加1倍顺序排列。如排错，或电阻不是倍数，电位的上升值会不均匀，进到某数值便突然跳变。
cd4040集成电路各脚功能。
1是收音自动搜索调谐电位器。q1、q2组成2～4ｋhz左右振荡电路。q3阻止振荡。a端接调谐指示输出脚，cxa1019、cxa1283等收音电路调谐指示脚都是收到电台输出负电压，q3接收负极电压使q1停振。b保持电位不变，按一下k1搜索下个电台，b电压上升，收到电台q3阻止振荡，b端电压停止上升，再按再往下搜台……b端搜台从0v升到5v，跳回0v再按0～5v循环搜台，k1用于计数清0，如要跳回低频电台搜索时按k2。b端接收音调谐电路变容管，此电路接通，如ａ端没有负电就会从0～5v循环搜台，只要收音机收到电台时调谐指示脚输出负电压即停搜。如有12位、16位或更多位的串级二进／退的计数电路就更好，可惜找不到或是目前根本没有厂商生产这类多位进退计数电路。
若从×处断开去掉q3电路，把k1接至断开的两处可做其他计数电位器，如台灯调光、电风扇调速等。
图2为电视vh电调谐音量电位器，只需6位二进制倍数电阻，就可达到64级音量调节。
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图2所示为数字电位器的内部简化电路，将n个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由mos管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的每一个节点连接到滑动端。
数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存与恢复控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。利用串入、并出的加／减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加／减计数，计数器把累计的数据直接提供给译码电路控制开关阵列，同时也将数据传送给内部存储器保存。当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路的输出端只有一个有效，于是只选择一个mos管导通。
数字控制部分的存储器是一种掉电不挥发存储器，当电路掉电后再次上电时，数字电位器中仍保存着原有的控制数据，其中间抽头到两端点之间的电阻值仍是上一次的调整结果。因此，数字电位器与机械式电位器的使用效果基本相同。但是由于开关的工作采用“先连接后断开”的方式，所以在输入计数有效期间，数字电位器的电阻值与期望值可能会有一定的差别，只有在调整结束后才能达到期望值。
从图2可以看出，数字电位器与机械式电位器有2个重要区别：1）调整过程中，数字电位器的电阻值不是连续变化的，而是在调整结束后才具有所希望的输出。这是因为数字电位器采用mos管作为开关电路，并且采用“先开后关”的控制方法：2）数字电位器无法实现电阻的连续调整，而只能按数字电位器中电阻网络上的最小电阻值进行调整。
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1、内部结构及工作原理 x9313为工业级的32抽头数控电位器，最大阻值为10kω，采用8引脚，有dip、oic、fssop3种封装。x9313的内部功能框图，如图3所示。它由输入部分、5位e2prom、存储和调用电路、32选l译码器、由mos场效应管构成的32路模拟开关、电阻阵列6部分组成。其中输入部分是5位加／减计数器经过三线加／减式接口（）与单片机相连，其工作像一个升／降计数器，输出经译码，控制接通某个电子开关，这样就把电阻阵列上的一个点连接到滑动输出端。电阻阵列由32个等值的电阻和与之相配套的电子开关组成。根据控制端的电平，计数器的内容还可以储存到非易失存储器中以便后续使用。
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