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利用数字电位器实现电压-电阻转换的技术方案

来源:analog 发布时间:2023-08-15

摘要: 数字锅实现电压-电阻转换

利用一对相同的数字电位器构建电压-电阻转换方案。

在工业控制和偏置调节电路中有时需要将电压转换成电阻,这一过程在具体实施时有一定的难度。图1所示电路利用两路数字电位器提供了一个简单的转换方案。


图1. 利用两路相同的数字电位器实现电压-电阻转换

数字电位器U1和比较器U3构成数字式跟踪-保持电路,U1通过调节其内部分压比来保证V(WIPER)跟踪V(IN)。这样,滑动电阻将与V(IN)成正比。由于U1和U2的数字输入是连接在一起的,因此U2的滑动端位置与U1相同,对应端之间的电阻也相同。从而可得到与V(IN)成正比的电阻,从而实现了电压至电阻的转换。

数字式跟踪-保持电路的工作过程如下所述。为跟踪V(IN),在每一个时钟脉冲到达时,U1的滑动端位置(中心抽头)会向上或向下移动。比较器U3对模拟输入(V(IN))和滑动端电压(V(WIPER))进行比较。如果V(IN) > V(WIPER),比较器输出逻辑高电平,并使滑动端位置向上移动,V(WIPER)增大。V(WIPER)将保持递增状态,直到其大于V(IN)为止;然后,比较器输出翻转为低电平,控制滑动端向下移动。对应每个时钟周期,滑动端将根据需要向上或向下移动,以跟踪V(IN)。分压器的参考输入(VH和VL)决定输入电压的范围;如果V(IN)在0V至5V (直流)之间,则使VL = GND、VH = 5V (直流)。

由于U1和U2相同并且它们的数字输入连接在一起,因此它们的滑动端位置也相同。LOCK输入置为低电平时,输出电阻将随着V(IN)而改变;LOCK置为高电平时,将保持阻值不变。

可以将LOCK始终接地,但这种情况下,即使V(IN)保持恒定,输出电阻也会在两个相邻状态之间连续转换。例如,如果电位器的端到端电阻为10k欧姆,当滑动端电阻设置在5k欧姆时,输出电阻将随时钟在5k欧姆和5.3125k欧姆之间转换。如果需要,可以在滑动端输出接一个电容,滤除电阻变化的影响。可以采用100Hz至10kHz的时钟频率。

输出电阻并非实时跟随V(IN)变化,而是需要经过若干时钟周期之后才达到终值。时钟数(最多32个)取决于滑动端的初始位置和输入电压。

如果需要更高的分辨率,可以用6位或8位数字电位器替代图中的5位器件。注意,MAX5160上电复位时将滑动端设置在中心位置,从而可使两路数字电位器同步至相同的电阻。需选用上电时具有确定状态的数字电位器。

该设计思想还发表在2004年6月7日出版的  Electronic Design  上。



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