應(yīng)用一：X9313數(shù)字電位器的應(yīng)用

　　數(shù)字電位器的應(yīng)用廣泛，而且按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)也有很多種類，但是基本原理是相似的，這里以三線加／減式接口的數(shù)字電位器X9313為例，介紹數(shù)字電位器的應(yīng)用。

　　1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

　　X9313為工業(yè)級的32抽頭數(shù)控電位器，最大阻值為10kΩ，采用8引腳，有DIP、OIC、FSSOP3種封裝。X9313的內(nèi)部功能框圖，如圖3所示。它由輸入部分、5位E2PROM、存儲和調(diào)用電路、32選l譯碼器、由MOS場效應(yīng)管構(gòu)成的32路模擬開關(guān)、電阻陣列6部分組成。其中輸入部分是5位加／減計數(shù)器經(jīng)過三線加／減式接口（）與單片機相連，其工作像一個升／降計數(shù)器，輸出經(jīng)譯碼，控制接通某個電子開關(guān)，這樣就把電阻陣列上的一個點連接到滑動輸出端。電阻陣列由32個等值的電阻和與之相配套的電子開關(guān)組成。根據(jù)控制端的電平，計數(shù)器的內(nèi)容還可以儲存到非易失存儲器中以便后續(xù)使用。

　　2個頂腳引線分別接VH和VL，中間抽頭為VW。為3個控制端，其中，為片選端，為低電平時，X9313被選中。此時才能接收的信號。在下降沿使計數(shù)器增或減1。如果，滑動端向VH方向滑動，VW與VH之間的電阻減小一個階值。反之，如果，滑動端向VL方向滑動。計數(shù)器輸出譯碼后，經(jīng)過32選1，使滑動端的位置沿電阻陣列移動。當(dāng)計數(shù)器達到某個極端（00000或11111）時，不會循環(huán)回復(fù)，從00000自動變成1111l，或從11111變成00000，也就是說當(dāng)為高電平而也為高電平時，計數(shù)器的值存儲到非易失存儲器中，系統(tǒng)上電時，器件自動將非易失性存儲器中的值送到計數(shù)器，作為計數(shù)器的輸出。

　　2、典型應(yīng)用

　　2.1手控調(diào)壓電路

　　圖4所示為。將VH端接+5V，VL接地。從VW端輸出0～+5V的可調(diào)電壓。R1、R2為上拉電阻。只要按動開關(guān)S1，輸出電壓就升高，每按一次電壓升高0．05V，最高可達5V。如果按住S2即為低電平，此時按S1則每按一次電壓降低0．05V。

　　2.2X9313與單片機的接口電路

　　這里以常用的AT89C2051單片機為例介紹數(shù)字電位器與單片機的接口電路。電位器的3個控制端分別接AT89C2051的P1．7、P1．6和P1．5。由R1、C1構(gòu)成上電復(fù)位電路，C2、C3和石英晶體JT構(gòu)成晶振電路。因為單片機I／O端口內(nèi)部已有上拉電阻，所以上電時上述控制端均為高電平，電位器處于待機狀態(tài)，此時應(yīng)用和上例相同。

　　相關(guān)程序代碼如下：

　　上面的程序?qū)崿F(xiàn)了使UD為高電平，此時給數(shù)字電位器發(fā)送50個脈沖，增大電阻使高低端之間電壓為2．5V。通過單片機傳給數(shù)字電位器脈沖信號來控制數(shù)字電位器的大小，從而方便而精確地改變電阻值。但是在實際應(yīng)用中，要注意對數(shù)字電位器的誤差進行分析和補償。

　　應(yīng)用二：數(shù)字電位器實現(xiàn)數(shù)控低通濾波器

　　數(shù)字電位器是一種應(yīng)用普遍的器件，以下介紹如何使用數(shù)字電位器構(gòu)建一個可調(diào)帶寬的低通濾波器。

　　由DS3903構(gòu)成的音頻低通濾波器如圖1所示。該電路采用單電源供電，電源電壓范圍為2．7～5．5V。包含一級前置衰減，5．0V供電時可處理5．0VP-P（1．77VRMS）輸入。為了產(chǎn)生一個雙極點（極點在同一頻點）低通濾波器（每10倍頻程衰減12dB），電容C3必須是C2的2倍以上，可變電阻POTO和POTl設(shè)置相同值，則截止頻率（fC）計算如下：

　　其中，RPOT是可變電阻POT0和POT2設(shè)置對應(yīng)的電阻值。

　　該電路的輸入部分（Cl、U1一POTl、U2A、Rl和R2）是音量控制電路，還可將音頻信號的直流偏置到VCC／2，使信號在未嵌位的條件下通過數(shù)字電位器和運放器，在任何供電電源下，電路都能夠處理最大信號擺幅。因此，該設(shè)計在2．7V至5．0V下工作性能良好。輸出直流電平保持在VCC/2，除非在正常輸出以外工作，電平將偏移到不同工作點。對于已限定工作范圍的應(yīng)用，可以去掉輸入級電路，采用直接耦合的方式連接到濾波器。去掉輸入電路后，輸出信號只是經(jīng)截止頻率為fC的雙極點濾波器濾波后的信號，而輸入信號的直流分量則直接旁路到輸出端。

　　通過更改電容或選擇不同端到端電阻的數(shù)字電位器，該電路的截止頻率可設(shè)置為500kHz。

　　用于計算RPOT的數(shù)字電阻模型如圖2所示，對于指定位置，相應(yīng)的開關(guān)將閉合而其他位置的開關(guān)則開路。電位器每遞增一個單元位置，電阻將相應(yīng)增加LSB（對DS3903，10kΩ／128=78Ω），最高抽頭位置除外，最高抽頭位置為電位器電阻的并聯(lián)組合，則引起非線性。通過下式計算RPOT：

　　其中：RLSB是端到端電阻除以抽頭數(shù)；RW是滑動端、電阻；n是電位器的編程位置；a是數(shù)字電位器的總抽頭數(shù)。

　　圖3所示給出了DS390310kΩ電位器的RPOT電阻值和抽頭位置之間的關(guān)系圖，假定端到端電阻為10kΩ，滑動端電阻最小值是500Ω。這兩個參數(shù)都會對濾波特性產(chǎn)生顯著影響，但主要影響的是截止頻率的最小值和最大值，實際截止頻率可以在其最小值和最大值之間調(diào)節(jié)，選擇適當(dāng)?shù)碾娙葜导纯蓪⒔刂诡l率設(shè)置在可調(diào)范圍內(nèi)所要求的頻點。

　　應(yīng)用三：數(shù)字電位器在氣體檢測電路的應(yīng)用

　　本電路使用雙變阻數(shù)字電位器MCP42X2，其最大阻值可達100K歐。電路如下圖

　　電路采用16位高精度AD轉(zhuǎn)換芯片，AD值從0到65535。理論上，氣體零點標(biāo)定的時AD值為0，達到100%量程時AD值為65535；實際上，零點標(biāo)定時AD值不一定能調(diào)整到0，這樣就需要結(jié)合軟件調(diào)零，既通過記錄下零點標(biāo)定時的AD值，在計算濃度值的時候?qū)?dāng)前濃度AD值減去零點AD值就可以了。所以，零點標(biāo)定時只需調(diào)整數(shù)字電位器將AD值調(diào)制一個較低范圍就可以了。而量程標(biāo)定時，不一定在100%量程濃度的氣體下進行，只需在軟件中計算當(dāng)前實際標(biāo)定濃度對應(yīng)的AD值，并調(diào)整數(shù)字點位器使放大倍數(shù)滿足AD采樣到的AD值接近該AD值既可。

　　零點標(biāo)定：0 《 AD0 《 0XFFFF*1%

　　量程標(biāo)定：（當(dāng)前濃度/量程）*0XFFFF *80% 《 AD1 《 （當(dāng)前濃度/量程）*0XFFFF

　　應(yīng)用四：數(shù)字電位器在音頻電路中的應(yīng)用

　　數(shù)字電位器可以提供對數(shù)和線性變化函數(shù)，對數(shù)變化的數(shù)字電位器常用于Hi-Fi音頻設(shè)備中的音量調(diào)節(jié)，可為具有非線性響應(yīng)特性的人耳建立一個線性變化的音量控制。目前，高度集成的數(shù)字電位器可以在單芯片內(nèi)提供六個獨立的電位器，并支持多聲道音頻設(shè)備，如立體聲、環(huán)繞杜比系統(tǒng)等。對于音頻設(shè)備，需要注意每一級抽頭位置的瞬變過程，如果抽頭位置沒有精確地切換到0V，音頻信號會帶有噼啪聲和砰然聲。幸運的是，新一代數(shù)字電位器包含的過零檢測功能（如DS1802）可確保在檢測到過零（OV）或50ms延遲時改變抽頭位置，從而可降低抽頭位置瞬變時的音頻噪聲。

　　圖1是一個惠斯通橋電路，可用來將輸入信號偏置在VCC/2。該電路允許交流信號通過位于中間位置的電阻（電位器），來對電阻兩端進行相同的直流偏置。這一點對于數(shù)字電位器非常關(guān)鍵，因為過零檢測器是在電位器兩端電壓為零時切換電位器的位置，因而，可以消除由于數(shù)字電位器的非連續(xù)切換所造成的噼啪聲和砰然聲。圖1（b）是在圖1（a）基礎(chǔ)上構(gòu)建的電路，該電路的輸入阻抗為137kQ，橋電路和輸入電容造成的信號衰減為12dB（20Hz）。此外，還需要在靠近DS1802和MAX4167的VCC號|腳加旁路電容。