数字电位器的应用特性分析

数字电位器的应用特性分析

一、引 言

SOC（片上系统）和模拟数字混合信号处理技术是现代信息技术应用中的两个重要电子技术基础。

一般来说，纯数字系统的SOC实现技术比较成熟，而模拟－数字混合信号处理系统的SOC实现起来则比较困难，其主要原因就是模拟部分难以实现高度集成。

对于模拟电子系统，由于信号和参数具有连续与分散特征，因此在进行系统集成和数字程控时会遇到比较大的困难。特别是当需要通过调整电阻值来连续调整电路特性时，其困难可能会更大。例如用数字方式调整滤波器截止频率时，就必须对电阻值进行比较精确的连续调整。 为了实现模拟电路参数的程控连续调整，解决混合信号处理中的问题，美国Xicor公司研制出程控电位器，利用它可以在一定范围内实现对电阻阻值的程控调整，从而为模拟－数字混合信号处理系统的集成化提供有利的支持。

数字电位器的技术特性是应用技术中的关键。因此本文将对数字电位器的电阻特性和数字控制特性进行分析。

二、X9C系列数字电位器的技术特性

从电路结构上看，X9C系列数字电位器由两大部分组成，图1所示是其内部结构。从图中可以看出：

X9C系列数字电位器结构中的一部分是数字控制电路，另一部分是电阻网络。该器件的基本设计思想是通过开关控制电阻网络接点的连接方式来改变电阻值。

图1 X9C系列素质电位器的内部结构

在图1所示的数字电位器中，有一个由99个相同电阻组成的电阻网络，这些电阻的每两个之间的连接点上均有一个MOS开关管作为开关，开关管导通时就把电位器的中间抽头连接在该点上。

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四个数字电路模块。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下来。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，因此，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完全相同。

由于开关的工作采用“先连接后断开”的方式，因此，在输入计数有效期间，数字电位器的电阻值与希望值可能会有较大的差别。所以，只有在调整结束后才能达到希望值。

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