Цифровой потенциометр: как работает, схема, сборка своими руками

Сначала почувствовал запах гари, а когда через короткое время осталась только максимальная скорость вентилятора стало ясно: что-то повреждено. Казалось бы – просто замените резистор и всё готово. Но обзор цен в интернете и предложений с подержанными резисторами выявил цену в среднем 1000 рублей, а стоимость новых даже не буду писать! Только стоит ли покупать б/у? Поэтому возникает вопрос, насколько долго такого резистора хватит. Так появилась мысль сделать его электронную версию.
Но сначала вы должны ответить на вопрос, а почему вообще сгорел резистор? Желательно устранить причину, а не только последствия сбоя. Конечно можно установить еще более сильные элементы. Но чаще всего причина горения резистора кроется в подшипниках двигателя вентилятора. Увеличение сопротивления на подшипниках вызывает больший нагрев резистора и, следовательно, срабатывание предохранителя. При замене резистора рекомендуется смазывать подшипники, лучше всего разбирать вентилятор и проверять, чистить, смазывать или заменять подшипники внутри электромотора. Однажды в Citroen Berlingo трижды менял резистор, но капли смазки оказалось достаточно, чтоб резисторы больше не горели.

Также частой причиной сгорания резистора (но чаще предохранителя) является засоренный салонный фильтр. Это ослабляет поток воздуха и уменьшает охлаждение резисторов вентилятора. Грязь на фильтре также вызывает накопление влаги и коррозию резисторов – нужно регулярно менять салонный фильтр.

Цифровые и механические потенциометры: отличия

«Эволюция» резисторов не стоит на месте. Поэтому все реже в различных видах аппаратуры, начиная от любительского радио и заканчивая устройствами с ЖК-дисплеями, можно встретить механические варианты радиоэлементов. Им на смену пришли цифровые потенциометры.

Хотя пользователи отмечают, что функционал обычных резисторов и ЦП сопоставим, по техническим параметрам и надежности у последних потенциал намного выше.

ЦП и ПР — взаимозаменяемые резисторы с широкими разбегом сопротивления. Но есть у них и отличия:

Механические потенциометры могут выдерживать большие нагрузки напряжения и успешно рассеивать мощность. Но со временем они изнашиваются, при этом их технические показатели ухудшаются. Связаны подобные изменения с особенностью конструкции ПР. Цифровым аналогам это не грозит, так как у них отсутствуют механические части, которые первыми подвергаются износу, разбалтываются или меняют форму.
Механические резисторы очень чувствительны к встряскам и ударам, а их подвижный элемент со временем может окислиться, что также сказывается на сроке эксплуатации. ЦП состоит из нескольких микросхемных переключателей (КМОП), что делает его устойчивым к различным воздействиям — ударам, изменениям в окружающей среде, износу и другому.

Таким образом, вполне логично, что во все виды современных электронных устройств встраиваются цифровые потенциометры.

Теория дизайна — анализ IV

Вольт-амперные характеристики (IV) определяют, как будет работать видеомагнитофон с полевым транзистором. В частности, линейные участки ВАХ определяют диапазон входного сигнала, в котором видеомагнитофон будет вести себя как резистор. Кривые конкретного полевого транзистора JFET также определяют диапазон значений резистора, на который можно запрограммировать видеомагнитофон.

Математическая функция, определяющая IV-кривую JFET, не является линейной. Однако есть участки этих кривых, которые очень линейны. К ним относятся триодная область (также известная как омическая или линейная область) и область насыщения (также известная как активная область или область источника постоянного тока). В области триода JFET действует как резистор, однако в области насыщения он ведет себя как источник постоянного тока. Точка, разделяющая область триода и область насыщения, примерно равна точке, где V

DS равно
V
GS на каждой из ВАХ.

В области триода изменения напряжения сток-исток не изменят (или изменят очень мало) сопротивление между выводами стока и истока полевого транзистора. В области насыщения или, точнее, в области постоянного тока, изменения напряжения сток-исток потребуют изменения сопротивления сток-исток таким образом, чтобы ток оставался на постоянном значении для разных стоков. уровни напряжения.

Для значений V

GS вблизи нуля напряжение линеаризации напряжения сток-исток или точка излома триода намного выше, чем когда
V
GS уровни близки к напряжению отсечки. Это означает, что для поддержания постоянного поведения резистора для разных значений
V
GS, максимальное значение линеаризации будет установлено в соответствии с наибольшим значением
V
GS использовал.

Область линейного триода фактически включает отрицательные значения V

GS. На рисунке ниже показано LTSPICE (LTSPICE) моделирование ВАХ в триодной области. Как можно видеть, нелинейный LSK489 приблизительно линейен от -0,1 В до 0,1 В.
V
GS Уровни около 0 В, линейный диапазон триода простирается от -0,2 В до 0,2 В. Поскольку значение
V
GS увеличивается, область линейного триода значительно уменьшается.

И наоборот, когда используются резисторы линеаризации, аналогичное моделирование с разверткой ВАХ показывает, что область линейного триода значительно расширена. Из ВАХ видно, что область линеаризации для линеаризованной конструкции легко расширяется от -6 В до 6 В ( я

DS против
V
DS против
V
в кривые). Значительно выше диапазона примерно 200 мВ, создаваемого нелинейной конструкцией.

Также интересен тот факт, что линеаризация приводит к линеаризации напряжения затвор-исток, даже если входное напряжение (V

в) поддерживается на постоянном уровне постоянного тока во время каждой развертки. Это связано с тем, что при изменении входного напряжения значение
V
GS напряжение изменяется так, что
V
GS всегда равно половине
V
DS. Изменение в
V
GS для изменений в
V
DS таков, что JFET ведет себя как резистор до момента насыщения JFET.

Что нужно учесть при выборе ЦП

При необходимости купить цифровой потенциометр следует знать, на какие его параметры обращать внимание. Среди них:

Уровень входного сигнала (напряжение).
Максимальный показатель мощности и тока.
Импеданс (показатель полного сопротивления).
Уровень разрешения.
Количество каналов.
Линейность сопротивления.
Положение при включении.
Наличие или отсутствие энергозависимой памяти.
Интерфейс резистора.
Размер устройства.

Отдавать предпочтение нужно тому ЦП, параметры которого больше всего подходят под конкретную задачу. Например, последний показатель крайне важен для приложений и схем, критически ограниченных по размеру. Хотя некоторые пользователи отмечают, что можно сделать подобный потенциометр своими руками, такая работа не стоит затраченного времени и сил. В продаже настолько большой выбор ЦП, да еще по доступной цене, что можно подобрать для любых целей и устройств.

Обозначения на схемах

На схемах в Европе и СНГ обознается прямоугольником и латинской букой R. Согласно ГОСТу, на отечественных схемах не указывается номинал сопротивления, а только номер детали (R). Однако, если под изображением детали указано число, например 120, оно по умолчанию читается как 120 Ом.

В таблице примеры обозначений детали.

Основное обозначение

0,125 Вт

0,25 Вт

0,5 Вт

1 Вт

2 Вт

5 Вт

Переменный

Подстроечный

Главные параметры ЦП

Самым важным показателем данного вида резистора является количество шагов, то есть коммутируемых отводов. Чаще всего оно соотносится к степени числа 2. Наиболее распространенными являются ЦП от 32 до 256 шагов.

Также при выборе устройства важным параметром считается полное сопротивление. В продаже чаще всего можно встретить резисторы с показателями 10 кОм, 50 кОм и 100 кОм.

Также нужно уделить внимание показателю максимального напряжения на выводах, в крайнем положении, посмотреть на уровень допустимого тока, нелинейность, температурный коэффициент и рассеивающую мощность.

Показатели устройств могут отличаться у разных производителей, так что подбирать лучше, исходя из потребностей аппаратуры, для которой они применяются. Ниже приведена таблица с параметрами, характеристиками и особенностями потенциометров.

Микросхемы MCP41XXX/MCP42XXX компании Microschip это электронный переменный резистор, управляемый последовательными данными через интерфейс SPI. У него может быть 1 или 2 канала и дополнительные входы для сброса, выключения, а также цифровой выход для каскадирования таких устройств в цепочку по данным управления (количество каналов и наличие дополнительных выводов зависит от типа корпуса устройства).

Примечание: здесь дан перевод даташита [1] с акцентом на программирование и применение. Таблицы с электрическими, предельно допустимыми параметрами и параметрами диаграмм времени см. в оригинальном даташите.

[Основные возможности цифрового потенциометра]

• У каждого канала потенциометра имеется 256 положений «движка». • Значения сопротивления могут быть 10 kΩ, 50 kΩ и 100 kΩ. • Есть одноканальные и двухканальные версии микросхемы. • Последовательный интерфейс SPI (режимы 0,0 и 1,1). • Интегральная нелинейность (INL) дифференциальная нелинейность (DNL) составляют ±1 вес младшего разряда (LSB). • Применена технологий Low power CMOS, в статическом режиме ток потребления составляет максимум 1 μA. • Несколько микросхем могут быть соединены в одну цепочку каскадирования по передаче данных. • Одно напряжение питания (2.7 .. 5.5V). • Индустриальное исполнение для диапазона температур: -40° .. +85°C. • Расширенный температурный диапазон: -40° .. +125°C. • Функция выключения открывают схемы для всех резисторов для максимальной экономии энергии питания.

Только для двухканальных версий MCP42XXX:

• Аппаратные выводы выключения ~SHDN, сброса ~RS и выхода данных SO.

Версии MCP41XXX являются одноканальными устройствами, поставляемыми в 8-выводных корпусах PDIP или SOIC. Версии MCP42XXX содержат 2 независимых канала в 14-выводных корпусах PDIP, SOIC или TSSOP. Позиция «движка» резисторов MCP41XXX/42XXX меняется по линейному закону и под управлением стандартного интерфейса SPI. Функция выключения (shutdown), активируемая программно, работает таким образом, что вывод A переменного резистора отключается, и одновременно «движок» W подсоединяется к выводу B. Дополнительно двухканальные версии электронного потенциометра MCP42XXX имеют вывод ~SHDN, который выполняет ту же функцию, но аппаратно. Во время режима shutdown содержимое регистра положения движка может быть изменено, и тогда потенциометр вернется из состояния shutdown в новое положение движка.

Движок сбрасывается в среднюю позицию 80h после включения питания. Вывод ~RS (reset, сброс, доступен только в двухканальных версиях MCP42XXX) реализует аппаратный сброс, возвращая движок резистора в среднее положение.

Интерфейс SPI микросхем версий MCP42XXX имеет 2 сигнала SI и SO (вход и выход), позволяя каскадировать последовательно несколько устройств.

Сопротивления каналов MCP42XXX отличаются не больше, чем на 1%.

Цоколевка корпусов PDIP8, SOIC8:

Цоколевка корпусов PDIP14, SOIC14, TSSOP14:

[Описание выводов]


PB0, PB1	Вывод B потенциометра. Клемма переменного резистора, которая обычно при использовании подключается к земле.
PA0, PA1	Вывод A потенциометра. Клемма переменного резистора, на которую обычно подается регулируемый сигнал.
PW0, PW1	«Движок» потенциометра/переменного резистора.
~CS	Это вывод входа для выборки порта SPI (chip select), который используется для загрузки команды и данных в регистр сдвига и копирования загруженных данных в из регистра сдвига в регистр (или регистры) потенциометра (потенциометров). Сигнал этого вывода проходит через триггер Шмитта.
SCK	Это вывод входа тактов порта SPI, и он используется для последовательной загрузки в микросхему команды и данных. Данные вдвигаются в вывод SI по положительному перепаду SCK (0 -> 1), и выходят наружу через вывод SO по отрицательному перепаду SCK (1 -> 0). Этот вывод активизируется сигналов вывода ~CS (например, микросхема почти не потребляет ток, если вывод SCK переключается, когда на выводе ~CS уровень лог. 1). Сигнал с вывода SCK проходит через триггер Шмитта.
SI	Это вход для поступления последовательных данных порта SPI. Байты команды и данных вдвигаются в регистр сдвига через этот вывод. Действие входа SI управляется сигналом вывода ~CS (микросхема не потребляет ток и не реагирует на входные данные, когда они меняются на выводе SI, если вывод ~CS находится в лог. 1). Сигнал на вывод SI проходит через триггер Шмитта.
SO	Это выход последовательных данных порта SPI, предназначенный для соединения нескольких микросхем в цепочку. Данные выдвигаются наружу через вывод SO по спаду сигнала тактов SCK. Выход SO является двухтактным, и он не переходит в третье состояние, когда на входе ~CS лог. 1. Если на ~CS лог. 1, то на выходе SO будет лог. 0.
~RS	Это вход сброса, который переводит состояние потенциометров в среднее положение (код 80h), если на этом выводе появился лог. 0 на время как минимум 150 нс. Этот вывод не переключается в лог. 0, когда ~CS переключается в лог. 0. Можно переключить вход сброса, когда ~SHDN находится в лог. 0. Чтобы снизить потребление тока, вход сброса должен быть подтянут к лог. 1 через резистор pull-up. Производительность этой схемы показана на рис. 2-12 даташита [1]. Этот вывод будет потреблять нежелательный ток, когда находится на уровне между лог. 0 и лог. 1, поэтому не оставляйте вход сброса в подвешенном состоянии.
~SHDN	Это аппаратный вход выключения, снабженный триггером Шмитта. Если перевести этот вывод в лог. 0, то микросхема перейдет в энергосберегающий режим, в котором вывод A переменных резисторов отключается, а выводы B и W замыкаются друг на друга. Вход ~SHDN не должен переходить в лог. 0, когда вывод ~CS находится в лог. 0. Чтобы минимизировать потребление энергии, этот вывод должен иметь верхнюю подтяжку (резистор pull-up). Производительность этой схемы показана на рис. 2-12 даташита [1]. Этот вывод будет потреблять нежелательный ток, когда находится на уровне между лог. 0 и лог. 1, поэтому не оставляйте вход сброса в подвешенном состоянии.
VSS	GND, земля, минус питания и общий провод для всех цифровых сигналов.
VDD	+ питания.

[4.0. Информация по применению]

Устройства MCP41XXX/MCP42XXX это одноканальные и двухканальные потенциометры с 256 положениями, которые можно использовать вместо обычных механических. Доступны номиналы 10 кОм, 50 кОм и 100 кОм. Как показано на рис. 4-1, каждый потенциометр построен из как массив переключаемых резисторов, управляемый 8-битным (отсюда 256 позиций) регистром данных, который определяет положение «движка». Номинальное сопротивление движка составляет 52 Ом для 10 кОм версии, 125 Ом для 50 кОм версии и 100 кОм версии. Для двухканальных устройств различия по сопротивлению между каналами составляет не более 1%. Сопротивление между движком и любым из крайних выводов резистора линейно меняется в зависимости от значения, сохраненное в регистре данных. Код 00h соединяет движок W с выводом B. После включения питания все регистры данных автоматически загружаются средним значением (80h). Последовательный интерфейс предоставляет способ загрузить данные в регистр сдвига, после чего переместить их в регистры данных. Последовательный интерфейс также позволяет перевести отдельные потенциометры в режим выключения (shutdown mode) для минимизации потребления энергии. Вывод ~SHDN может также может использоваться для перевода всех потенциометров в shutdown mode (программно можно задавать shutdown mode индивидуально для каждого из потенциометров), и предоставляется вывод ~RS для установки потенциометров в среднее положение mid-scale (80h).

Shutdown отключает вывод A и подключает движок W к выводу B, без изменения состояния регистров данных.

Когда разводится печатная плата с использованием цифровых потенциометров, должны использоваться блокирующие конденсаторы. Они должны быть подключены максимально близко к выводам питания микросхемы. Рекомендуется использовать конденсатор номиналом 0.1 мкФ. Цифровые и аналоговые проводники должны быть максимально удалены друг от друга на плате, желательно, чтобы не было проводников под корпусом микросхемы или под корпусом конденсатора. Особое внимание должно быть уделено проводникам с высокочастотными сигналами (такие как сигналы тактов), чтобы они как можно дальше проходили от проводников с аналоговыми сигналами. Использование аналоговой заливки рекомендуется, чтобы удерживать потенциал земли одинаковым для всех устройств на плате.

4.1. Режимы работы. Приложения с цифровым потенциометром можно поделить на 2 категории: режим реостата и потенциометра, или режим делителя напряжения.

4.1.1. Режим реостатата. В этом режиме потенциометр используется как двухвыводный резистивный элемент (переменный резистор). Не используемый вывод должен быть соединен с движком, как показано на рис. 4-2. Обратите внимание, что смена полярности выводов A и B не влияет на работу потенциометра в режиме реостата (смена полярности просто поменяет действие записываемых кодов).

Рис. 4-2. Конфигурация реостата с двумя выводами. Работает в схеме как переменный резистивный элемент, сопротивление которого меняется под управлением цифрового кода.

Использование устройства в этом режиме позволяет менять общее сопротивление между двумя узлами схемы. Общее измеренное сопротивление будет минимальным для кода 00h, когда движок W соединен с выводом A, и переместился к выводу B. Сопротивление при этом будет равно сопротивлению движка, что составит типично 52Ω для 10 kΩ устройств MCP4X010, 125Ω для 50 kΩ (MCP4X050) и 100 kΩ (MCP4X100) устройств. Для 10 kΩ устройства вес младшего разряда регулирования 39.0625Ω (если предположить общее сопротивление 10 kΩ). Сопротивление будет расти при увеличении кода, и будет максимальным 9985.94Ω для кода FFh. Движок никогда не будет соединен напрямую с точкой B стека резисторов.

В состоянии 00h общее сопротивление будет равно сопротивлению движка W. Чтобы избежать повреждения микросхемы следует ограничить ток через переменный цифровой резистор значением 1 mA.

Для двухканальных устройств разница сопротивления точек A и B между каналами составит меньше 1%. Однако между разными микросхемами несовпадение может составлять до 30%.

В режиме реостата сопротивление имеет положительный температурный коэффициент. Изменение сопротивление между движком и крайним выводом в зависимости от температуры показано на рис. 2-8 даташита [1]. Наибольшее изменение из-за температуры будут происходить для 6% кодов (в диапазоне 00h .. 0Fh) из-за того, что коэффициент сопротивления движка влияет на общее сопротивление. Для оставшихся кодов доминантным будет вклад температурного коэффициента массива резисторов RAB, который обычно составляет 800 ppm/°C.

4.1.2. Режим потенциометра. В режиме потенциометра все 3 вывода устройства подключаются к разным точкам схемы. Это позволяет менять напряжение на движке (выходе) пропорционально коду. Этот режим иногда называют режимом делителя напряжения. Потенциометр используется для предоставления настраиваемого напряжения между двумя точками, как показано на рис. 4-3. Обратите внимание, что изменение полярности выводов A и B не влияет на работу (смена полярности просто поменяет действие записываемых кодов).

Рис. 4-3. Режим делителя напряжения (потенциометра).

В этой конфигурации соотношение внутреннего сопротивления определяется температурным коэффициентом устройства. Совпадение по температурному коэффициенту сопротивлений RAB и RWB составляет 1 ppm/°C (измерено для кода 80h). Для кодов с меньшими значениями температурный коэффициент движка будет доминировать. Рис. 2-3 даташита [1] показывает эффект температурного коэффициента движка. Выше младших кодов этот рисунок показывает, то 70% состояний даст температурный коэффициент меньше 5 ppm/°C. 30% состояний дадут ppm/°C меньше 1.

4.2. Типовые применения

4.2.1. Программируемые усилители с несимметричным выходом. Потенциометры часто используют для настройки уровней опорного напряжения или усиления. Схемы с программируемым усилением на основе цифровых потенциометров могут быть реализованы разными способами. Пример инвертирующего усилителя с одним источником питания показан на рис. 4-4. Из-за высокого входного сопротивления усилителя сопротивление движка не участвует в передаточной функции.

VOUT = -VIN * (RB/RA) + VREF * (1 + RB/RA) Здесь: RAB*(256 – Dn) RAB * Dn RA = ————— RB = ——— 256 256 RAB = общее сопротивление канала Dn = настройка движка (Dn = 0 .. 255)

Рис. 4-4. Инвертирующий программируемый усилитель с однополярным питанием.

Для не инвертирующего усилителя с однополярным питанием может быть использована схема на рис. 4-5.

VOUT = VIN * (1 + RB/RA) Здесь: RAB*(256 – Dn) RAB * Dn RA = ————— RB = ——— 256 256 RAB = общее сопротивление канала Dn = настройка движка (Dn = 0 .. 255)

Рис. 4-5. Не инвертирующий программируемый усилитель с однополярным питанием.

Чтобы эти схемы работали правильно, необходимо учесть некоторые моменты. Для линейной работы сигналы на входе и выходе не должны уходить за пределы уровней выводов VSS и VDD микросхемы потенциометра и не должны быть превышены пределы входных и выходных сигналов операционного усилителя. Схема на рис. 4-4 требует виртуальной земли или опорного напряжения для не инвертирующего усилителя. Для дополнительной информации обратитесь к апноуту 682 «Using Single-Supply Operational Amplifiers in Embedded Systems» (DS00682). При включении питания или поступления сигнала сброса (~RS), сопротивление установится в среднее положение, когда сопротивление плеч RA и RB равны. На основе передаточной функции схемы усиление составит 1. Когда код увеличивается, движок перемещается в сторону вывода A, и усиление увеличивается. Соответственно когда движок перемещается к выводу B, усиление уменьшается. Рис. 4-6 показывает эту зависимость. Обратите внимание на псевдо-логарифмическое усиление вокруг десятичного кода 128. По мене приближения движка к любому из выводов крутизна изменения усиления резко возрастает. Из-за несовпадения величин RA и RB для крайних старших и младших кодов малое изменение позиции движка очень сильно влияет на усиления. Как показано на рис. 4-3, рекомендуется использовать изменение коэффициента усиления в диапазоне от 0.1 до 10.

Рис. 4-6. Зависимость усиления от кода для схем инвертирующего и дифференциального усилителей.

4.2.2. Программируемый дифференциальный усилитель. Пример усилителя с дифференциальным входом, где используются цифровые потенциометры, показан на рис. 4-7. Для поддержки передаточной функции в оба канала резистора должны быть запрограммированы одинаковым кодом. Точное соответствие по сопротивлению между каналами сдвоенного резистора может быть использовано как достоинство для этой схемы. Эта схема покажет также стабильную работу в зависимости от температуры из-за низкого температурного коэффициента потенциометра. На рис. 4-6 также показана зависимость между усилением и кодом для этой схемы. Когда движок приближается к любому из выводов потенциометра, с каждым новым шагом усиление меняется очень значительно, поэтому рекомендуется менять коэффициент усиления в диапазоне между 0.1 и 10.

VOUT = (VA — VB) * RB/RA Здесь: RAB*(256 – Dn) RAB * Dn RA = ————— RB = ——— 256 256 RAB = общее сопротивление канала Dn = настройка движка (Dn = 0 .. 255) Замечание: сопротивления каналов RAB должны быть одинаковые (каналы из одного корпуса MCP42XXX).

Рис. 4-7. Дифференциальный усилитель с однополярным питанием.

4.2.3. Программируемая подстройка смещения. Для приложений, где требуется только программируемое опорное напряжение, можно использовать схему на рис. 4-8. Эта схема показывает устройство, используемое в режиме потенциометра (делителя напряжения) с двумя дополнительными резисторами и буферным усилителем. Это создает линейную зависимость между выходным напряжением и программируемым кодом. Резисторы R1 и R2 могут использоваться для уменьшения или увеличения веса шага регулирования. Потенциометр в этом режиме работает стабильно при изменениях температуры. Температурная зависимость этой схемы показана на рис. 2-3 даташита [1]. Самые плохие показатели для температурной зависимости будут для нижних и верхних кодов из-за того, что начинает оказывать влияние сопротивление движка. R1 и R2 также используются для изменения границ напряжения, таким образом может быть снижена необходимость использования этих крайних кодов.

Рис. 4-8. Номиналы R1 и R2 меняют разрешающую способность схемы и пределы регулирования выходного напряжения.

4.3. Вычисление сопротивлений. Когда программируются настройки цифрового потенциометра, используются следующие выражения для получения сопротивлений. Код 00h соответствует крайнему положению движка максимально близко к выводу B, оставляя только сопротивление движка. Программирование кодов близко к FFh приближают движок к выводу A потенциометра. Выражения на рис. 4-9 могут использоваться для вычисления сопротивлений плеч.

RWA(Dn) = (RAB * (256 — Dn) / 256) + RW RWB(Dn) = (RAB * Dn / 256) + RW Здесь: PA ножка A потенциометра PB ножка B потенциометра PW движок потенциометра RWA сопротивление между выводом A и движком RWB сопротивление между выводом B и движком RAB общее сопротивление резистора (10 kΩ, 50 kΩ или 100 kΩ) RW сопротивление движка Dn 8-битное значение в регистре данных для потенциометра n

Рис. 4-9. Сопротивление плеч потенциометра является функцией кода. Следует заметить, что при использовании этих выражений для большинства схем усилителей с обратной связью (как на рис. 4-4 и 4-5) сопротивление движка можно опустить из-за высокого входного сопротивления усилителя.

Рис. 4-10 показывает пример вычислений для 10 kΩ потенциометра.

R = 10 kΩКод = C0h = 192 RWA(Dn) = (RAB * (256 — Dn) / 256) + RW RWA(C0h) = (10kΩ * (256 — 192) / 256) + 52Ω = 2552Ω RWB(Dn) = (RAB * Dn / 256) + RW RWB(C0h) = (10kΩ * 192 / 256) + 52Ω = 7552Ω

Рис. 4-10. Пример расчетов сопротивления.

[5.0. Последовательный интерфейс]

Обмен данными между микроконтроллером и цифровым резистором MCP41XXX/42XXX осуществляется через последовательный интерфейс SPI. Этот интерфейс использует 3 команды:

1. Запись нового значения в регистр (регистры) данных потенциометра. 2. Перевод канала в низкопотребляющий режим выключения (low power shutdown mode). 3. Команда NOP (No Operation, пустая операция).

Выполнение любой команды происходит переводом сигнала ~CS в лог. 0, после чего вдвигается байт команды, за которым идет байт данных. Эти данные попадают в 16-битный регистр сдвига. Команда выполняется после того, как сигнал ~CS переводится в лог. 1. Данные вдвигаются через вывод SI по спаду тактов SCK, и выдвигаются на выход через вывод SO, см. рис. 5-1.

Примечание: не все микросхемы имеют вывод SO, это зависит от корпуса.

Рис. 5.1. Диаграмма сигналов для записи инструкций или данных в цифровой потенциометр.

Примечания к рис. 5-1: значения бит данных, помеченных крестиком X, не имеют значения. Всегда должно быть нацело поделенное на 16 количество тактов, когда сигнал ~CS находится в лог. 0, иначе команды не будут приняты устройством. Последовательный выход данных SO доступен только для двухканальной версии микросхемы MCP42XXX. Для одноканальной версии микросхемы MCP41XXX бит P1 не имеет значения.

Устройство отслеживает количество тактов (перепадов от 0 -> 1), пока сигнал ~CS находится в лог. 0, и оборвет все команды, если количество пришедших тактов не будет делиться нацело на 16.

5.1. Байт команды. Первый отправляемый байт всегда байт команды, за которым идет байт данных. Байт команды содержит 2 бита выбора команды и 2 бита выбора потенциометра. Содержимое не используемых бит игнорируется (биты ‘don’t care’, т. е. не имеет значения). Биты выбора команд суммарно описываются на рис. 5-2. Биты выбора команды C1 и C0 (биты 4:5) определяют, какая команда будет выполнена. Если биты команд оба 0 или 1, то будет выполнена команда NOP, как только загружены все 16 бит. Эта команда полезна в конфигурации, когда несколько микросхем соединены в цепочку. Когда биты команды 01, то будет выполнена команда с 8 битами, отправленными в байте данных. Данные будут записаны в потенциометр, определенный битами выбора потенциометра. Если биты команды 10, то будет выполнена команда shutdown на потенциометрах, определенных этими битами выбора потенциометра.

Для устройств MCP42XXX биты выбора потенциометра P1 и P0 (биты 0:1) определяют, на какие потенциометры действует команда. Соответствующая лог. 1 в позиции обозначает, что выполняется команда для этого потенциометра, в то время как лог. 0 обозначает, что команда не будет влиять на этот потенциометр (см. рис. 5-2).

D15	D14	D13	D12	D11	D10	D9	D8
X	X	C1	C0	X	X	P1	P2

Рис. 5-2. Формат байта команды.

Биты C1C0 задают команду:

C1	C0	Команда	Описание
0	0	None	Пустая команда (не будет выполнено никаких действий).
0	1	Write Data	В регистр данных выбранного потенциометра (определяется состоянием бит P1P0) будут записано 8 бит данных, которые идут за командой (D7..D0).
1	0	Shutdown	Потенциометры, выбранные битами P1P0, будут переведены в состояние «выключено» (Shutdown Mode). Биты данных (D7..D0) для этой команды не имеют значения.
1	1	None	Пустая команда (не будет выполнено никаких действий).

Биты P1P0 выбирают потенциометры:

P1	P0	Выбор канала потенциометров
0	0	Пустой выбор: команда не повлияет на состояние потенциометров.
0	1	Команда выполнится для потенциометра 0.
1	0	Команда выполнится для потенциометра 1.
1	1	Команда выполнится для обоих потенциометров.

5.2. Запись данных в регистры. Когда новые данные записаны в один или большее количество регистров данных потенциометра, за командой записи идет байт данных с новым значением. Команда выбирается битами C1C0, установленными в 01. Биты выбора потенциометра P1 и P0 позволяют новому значению записаться в potentiometer 0, potentiometer 1 (или в них оба) одной командой. Лог. 1 либо для P1, либо для P0 приведет к записи данных в соответствующий регистр данных потенциометра, и лог. 0 не окажет изменения, данные этого потенциометра не поменяется. См. суммарное описание формата команды на рис. 5-2.

5.3. Использование команды Shutdown. Команда shutdown позволяет перевести схему приложение в режим низкого потребления тока (power-saving mode). В этом режиме выводы отключены, и ножки потенциометра B и W замкнуты друг на друга. Эта команда выбирается, когда биты команды C1C0 установлены в 10. Биты выбора потенциометра P1 и P0 позволяют выключить каждый потенциометр независимо друг от друга. Если либо P1, либо P0 в лог. 1, то соответствующий потенциометр перейдет в режим shutdown. Лог. 0 для P1 или P0 не окажет эффекта. 8 бит данных, которые идут за командой, все еще нужны для передачи команды shutdown, но их содержимое не имеет значения. См. суммарное описание формата команды на рис. 5-2.

Как только определенный потенциометр вошел в режим shutdown, он будет оставаться в нем, пока не произойдет следующее:

• Новое значение записано в регистр данных потенциометра, при этом вывод ~SHDN должен быть в лог. 1. Устройство будет оставаться в режиме shutdown до перепада 0 -> на выводе ~CS, после чего устройство выйдет из режима shutdown, и новое значение будет записано в регистр (регистры) данных. Если вывод ~SHDN находится в лог. 0, когда принято новое значение, то регистры все-таки получат новое значение, но устройство останется в режиме shutdown. Этот сценарий подразумевает, что принята допустимая команда. Если принята недопустимая команда, то она будет игнорирована, и устройство останется в режиме shutdown.

Примечание: иногда у микросхемы нет вывода ~SHDN, тогда подразумевается, что он всегда находится в состоянии лог. 0. Это зависит от корпуса микросхемы — если корпус имеет 8 выводов, то нет не только вывода ~SHDN, но также нет выводов ~SHDN и сброса ~RS. Поэтому все, что написано дальше, к этим микросхемам не относиться.

Использование аппаратных выводов ~SHDN, ~RS для выхода из режима shutdown

Также можно использовать аппаратный вывод выключения (shutdown pin) и вывод сброса (reset pin) для вывода устройства из программно активированного режима выключения. Чтобы сделать это, сначала должен быть выдан импульс лог. 0 на выводе выборки. Для нескольких устройств использование общего вывод ~SHDN или RESET позволяет с помощью выборки перевести вывести из shutdown только нужную микросхему. См. рис. 1-3 диаграммы сигналов. С предварительной подачей импульса выборки может возникнуть одна из ситуаций для вывода устройства из программного shutdown:

• На выводе ~RS появляется импульс лог. 0 на время как минимум 150 нс, при этом ~SHDN должен быть в лог. 1. Если вывод ~SHDN в лог. 0, то регистры все еще будут установлены в среднее значение, но устройство останется в режиме shutdown. Это условие подразумевает, что ~CS находится в лог. 1, так как перевод вывода ~RS в лог. 0 при выводе ~CS в лог. 0 приведет к недопустимому состоянию, и результаты будут непредсказуемы.

• Перепад 0 -> 1 на выводе ~SHDN, который произошел после уровня лог. 0 как минимум 100 нс, когда вывод ~CS был в лог. 1. Переключение ~SHDN в лог. 0, когда ~CS в лог. 0 это недопустимое состояние, которое приведет к непредсказуемым результатам.

• Устройство выключено и потом снова включено.

Примечание: аппаратный вывод ~SHDN всегда переведет устройство в режим shutdown, независимо от того, переведен ли потенциометр в режим shutdown программной командой.

Когда устройство выключено, регистры данных устанавливаются в среднее значение (80h). Схема сброса при включении питания используется для гарантии, что после включения устройства оно окажется в известном состоянии.

5.8. Использование MCP41XXX/42XXX в SPI Mode 11. Можно работать с устройствами в режимах SPI 00 и 11. Разница между этими режимами только в том, что когда используется режим 11, такты остаются в режиме ожидания в состоянии лог. 1, в то время как в режиме 00 такты остаются в режиме ожидания в лог. 0. В обоих режима данные вдвигаются в устройство через вход SI по положительным перепадам SCK, и выдвигаются наружу через вывод SO по спадам уровня SCK. Операции с использованием режима 00 показаны на рис. 5-1. Пример на рис. 5-5 показывает режим 11.

Рис. 5-5. Диаграмма сигналов для работы в режиме SPI Mode 11.

Пример программирования MCP41010 для AVR ATmega32A

Здесь приведен пример настройки и программирования MCP41010. Также см. исходный код проекта функционального генератора из статьи [2].

/** \file spi.c * Простой код для использования периферийного устройства AVR SPI, * работающий по опросу (polling, т. е. без прерываний) */ /** * Инициализирует AVR SPI в соответствии с указанными параметрами. * \param setup это опции SPI, которые могут быть маской, составленной * из SPIMODE*, *_FIRST, CLOCKDIV*. */ void spi_init(uint8_t setup) { SPI_DDR |= (1 << SPI_MOSI_BIT)|(1 << SPI_SCK_BIT)|(1 << SPI_CS_BIT); SPCR = (1 << SPE)|(1 << MSTR)|setup; } /** * Посылает один байт через SPI с использованием опроса. * \param data байт для отправки */ void spi_send_byte(uint8_t data) { SPDR = data; while(!(SPSR & (1 << SPIF))); } /** \file MCP41010.h */ #define MCP41010_CS_PORT PORTB #define MCP41010_CS_DDR DDRB #define MCP41010_CS_BIT PB2 #define MCP41010_CS_HI() MCP41010_CS_PORT |= (1 << MCP41010_CS_BIT) #define MCP41010_CS_LO() MCP41010_CS_PORT &= ~(1 << MCP41010_CS_BIT) //Маски для байта команды MCP44010: #define MCP_POTENTIOMETER0 0x01 #define MCP_POTENTIOMETER1 0x02 #define MCP_WRITE 0x10 #define MCP_SHUTDOWN 0x20 /** \file MCP41010.c * * Управление электронным переменным резистором MCP41010. * Использует одностороннюю передачу данных через SPI. */ #include «MCP41010.h» #include < util/delay.h > #include «spi.h» void mcp41010_init (void) { //Инициализация ножки выборки: MCP41010_CS_DDR |= (1 << MCP41010_CS_BIT); MCP41010_CS_HI(); } void mcp41010_write (u8 val) { MCP41010_CS_LO(); //_delay_us(2); spi_send_byte(MCP_WRITE|MCP_POTENTIOMETER0); spi_send_byte(val); //_delay_us(2); MCP41010_CS_HI(); } ////////////////////////////////////////////// // Пример использования: ////////////////////////////////////////////// … /* Инициализация SPI */ spi_init(SPIMODE2); /* Инициализация AD9833 */ ad9833_init(); /* Инициализация MCP41010 */ mcp41010_init(); … mcp41010_write(147);

[Ссылки]

1. MCP41XXX/42XXX Single/Dual Digital Potentiometer with SPI™ Interface site:microchip.com. 2. AD9833: программируемый генератор сигналов.

Плюсы цифровых потенциометров

Если сравнивать механические или другие виды резисторов с цифровыми их аналогами, то у последних есть ряд преимуществ. Среди них:

Цифровые потенциометры не содержат подвижные механические элементы, которые требуют специальной настройки и теряют точность при ударах.
ЦП отличаются высокой надежностью. Им не страшна вибрация или шумовые волны.
Цифровые резисторы успешно работают в условиях малого тока.
Электронный потенциометр не имеет специальных отверстий для регулировки настроек, которые в обычных устройствах нужно открывать отверткой.
ЦП быстро настраиваются.
Отличаются точностью регулировки.
При включении питания первоначально заданное положение ЦП может быть загружено из энергозависимой памяти.
Можно использовать сразу несколько цифровых потенциометров, встроенных в один корпус. При этом относительное отклонение в показателях будет составлять не более 1 %.
Габариты корпусов цифровых резисторов очень малы, что позволяет их применять в картах памяти для компьютеров, ноутбуков, телевизоров и другой аппаратуры, например, PCMCIA или аналогичных им. Чаще всего это тонкие малогабаритные корпуса (TSSOP) или SOT-23.
Цена ЦП ниже лучших версий переменных резисторов.

Все эти параметры определяют выбор потребителей и производителей электронной техники в пользу цифровых потенциометров.

Математика линеаризации

Математика резисторов линеаризации напрямую связана с отменой второй степени. V

DS член в уравнении триода JFET. Это уравнение связывает ток стока с
V
GS и
V
DS. Кляйнфельд[30] применяет действующий закон Кирхгофа, чтобы доказать, что
V
DS нелинейный член сокращается с помощью резисторов линеаризации. Резисторы линеаризации, чтобы исключить второй (квадратичный) член, должны быть одинаковыми. Равнозначные резисторы линеаризации делят напряжение сток-исток на 2, эффективно нейтрализуя нелинейность.
V
DS член в уравнении триода JFET.

Наличие энергонезависимой памяти

Это очень важный параметр. Простые переменные резисторы после настройки сохраняют регулировочные параметры. У цифровых все обстоит иначе: как только происходит выключение, заданные настройки сбрасываются. При следующем подключении ЦП возвращается в положение, введенное изначально (заводские настройки, например). Первоначальные параметры зависят от типа резистора.

В системе с цифровым потенциометром часто устанавливается микропроцессор, способный загружать нужные для восстановления регулировок коды. При его отсутствии следует использовать резистор с энергозависимой памятью.

Эта встроенная функция позволяет единожды установить нужные параметры, а при последующих выключениях/включениях аппарата восстанавливать их. Сегодня большинство производителей, например, Catalyst или Xicor изготавливают ЦП исключительно с программируемой памятью.

Есть даже цифровые резисторы с возможностью запоминания до 4-х настроек, что весьма полезно, если устройство работает сразу в нескольких режимах или в условиях предустановки. Количество памяти может быть разным в зависимости от назначений ЦП. Так, резистор DS1845/46 обладает памятью 256 Б.

Нелинейный дизайн видеомагнитофона

Программируемый делитель напряжения на основе JFET VCR
В схеме на рисунке, нелинейной конструкции видеомагнитофона, резистор, управляемый напряжением, LSK489C JFET, используется в качестве программируемого делителя напряжения. Источник VGS устанавливает уровень выходного сопротивления полевого транзистора. Сопротивление сток-исток полевого транзистора (р

DS) и резистор стока (
р
1) образуют сеть делителей напряжения. Выходное напряжение можно определить из уравнения
V
из =
V
ОКРУГ КОЛУМБИЯ · 
р
DS / (
р
1 +
р
DS).

Моделирование LTSpice нелинейной конструкции видеомагнитофона проверяет, что сопротивление JFET изменяется с изменением напряжения затвор-исток (V

GS). В моделировании (ниже) применяется постоянное входное напряжение (источник постоянного тока установлен на 4 В), а напряжение затвор-исток уменьшается ступенчато, что увеличивает сопротивление сток-исток полевого транзистора. Сопротивление между стоком и истоком полевого транзистора увеличивается, когда напряжение затвор-исток становится более отрицательным, и уменьшается, когда напряжение затвор-исток приближается к 0 вольт. Моделирование ниже подтверждает это. Выходное напряжение составляет около 2,5 вольт при напряжении затвор-исток -1 вольт. И наоборот, выходное напряжение падает примерно до 1,6 вольт, когда напряжение затвор-исток составляет 0 вольт.

С входным сигналом 4 В и р

1 300 Ом, диапазон сопротивления для видеомагнитофона JFET можно рассчитать по результатам моделирования как
V
GS изменяется от -1 вольт до 0 вольт, используя уравнение
р
DS =
V
0 · 
р
1 / (
V
DS −
V
0).

Используя приведенное выше уравнение, при V

GS = −1 В, сопротивление видеомагнитофона около 500 Ом, а при
V
GD = 0 В, сопротивление видеомагнитофона около 200 Ом.

Подача пилообразного напряжения на вход аналогичной схемы видеомагнитофона (резистор нагрузки был изменен на 3000 Ом) позволяет определить точное значение сопротивления полевого транзистора при изменении входного напряжения.

Моделирование пилообразного изменения, приведенное ниже, показывает, что сопротивление сток-исток полевого транзистора является довольно постоянным (около 280 Ом) вплоть до входного напряжения развертки, V

подметать (
V
сигнал), достигает примерно 2 В. В этот момент сопротивление сток-исток начинает медленно расти, пока входное напряжение не достигнет 8 В. При примерно 8 В для этого условия смещения (
V
GS = 0 В и
р
= 3 кОм), ток стока полевого транзистора (
я
D(J1)) насыщается, и сопротивление перестает быть постоянным и изменяется с увеличением входного напряжения. Моделирование линейного изменения также показывает, что даже ниже 2 В сопротивление видеомагнитофона не полностью зависит от уровня входного напряжения. То есть сопротивление видеомагнитофона не представляет собой идеально линейный резистор.

Поскольку сопротивление не является постоянным выше 2 В, эта нелинейная конструкция видеомагнитофона чаще всего используется, когда сигнал входного напряжения ниже 1 В, например, в приложениях датчиков или в приложениях, где искажения не являются проблемой при более высоких уровнях входного напряжения. Или в других случаях, когда постоянное сопротивление резистора не требуется (например, в приложениях для регулирования яркости светодиодов и схемах эффектов музыкальных педалей).

Разбег допустимых напряжений

Особенностью цифровых потенциометров является то, что их нельзя подключать к цепи, показатель которой выше допустимого для них напряжения. Этот параметр не должен выходить за рамки напряжения ЦП. Для большинства имеющихся на рынке цифровых резисторов он находится в диапазоне от 0 до 5 В. ЦП можно использовать лишь в цепях с таким же напряжением питания.

Правда, существуют варианты, напряжение на выводах которых больше, чем в питании. Так, электронный потенциометр X9312 имеет питание +5 В, но способен принять +15 В.

Также есть резисторы с двухполярным типом питания, например, ±5 В. Как отмечают некоторые пользователи, двухполярное питание при подаче управляющих сигналов относительно отрицательного напряжения, можно подавать и на обычный ЦП.

Как измерить сопротивление резистора

Любой резистор обладает сопротивлением. Кто не в курсе, что такое сопротивление и как оно измеряется, в срочном порядке читаем эту статью. Сопротивление измеряется в Омах. Но как же нам узнать сопротивление резистора? Есть прямой и косвенный методы.

Прямой метод он самый простой. Нам нужно взять мультиметр и просто замерять сопротивление резистора. Давайте рассмотрим, как все это выглядит. Я беру мультиметр, выставляю крутилку на измерение сопротивления и цепляюсь к выводам резистора.

измерение сопротивления

Резистор я брал на 1 кОм. Он мне показал 976 Ом, что в принципе тоже нормально, так как у таких резисторов всегда существует некая погрешность.

Косвенный метод измерения заключается в том, что мы будем рассчитывать сопротивление резистора через закон Ома.

формула сопротивления через закон Ома

Поэтому, чтобы узнать сопротивление резистора, нам надо напряжение на концах резистора поделить на силу тока, которая течет через резистор. Все довольно просто!

Допустим, я хочу узнать сопротивление нити накала лампочки, когда она источает свет. Думаю, некоторые из вас в курсе, что сопротивление холодной вольфрамовой нити и раскаленной — это абсолютно разные сопротивления. Я ведь не смогу измерить мультиметром в режиме измерения сопротивления раскаленную вольфрамовую нить лампы накаливания, так ведь? Поэтому, нам как нельзя кстати подойдет эта формула

Давайте же узнаем это на опыте. У меня есть лабораторный блок питания, который показывает сразу напряжение и силу тока, которая течет через нагрузку. Беру лампу, выставляю на блоке питания напряжение, которое написано на самой лампе и подключаю ее к клеммам блока питания.

лампа накаливания потребление тока

Итак, получается, что на выводах лампы сейчас напряжение 12 Вольт, а ток, который течет в цепи, а следовательно и через лампу 0,71 Ампер.

Получаем, что сопротивление раскаленной нити лампы в данном случае составляет

Возможные помехи

Они могут появиться в связи с тем, что в ЦП проникают посторонние сигналы с управляющих входов в цепь. Это происходит из-за наличия в них емкостей, например, между каналами или затвором полевого ключа.

Такие помехи практически незаметны там, где регулировка проводится редко, но, например, при установке силы громкости они нежелательны. Для устройств, в которых ЦП должны настраиваться, часто бывают нужны специальные электронные резисторы для устранения подобных помех, например, glitchless-регуляторы.

Будущее резисторов с регулируемым напряжением

Повседневные и высокопроизводительные видеомагнитофоны необходимы для успешного проектирования многих аналоговых электронных схем и будут оставаться таковыми. Ожидается, что конструкции видеомагнитофонов будут играть центральную роль в развитии сенсорных сетей на основе искусственного интеллекта (нейронных сетей).[31] VCR, в основном сердце синаптических клеток в нейронная сеть,[32] необходимо для обеспечения высокоскоростной обработки аналоговых данных и управления информацией, которую в настоящее время делают микроконтроллеры, цифро-аналоговые преобразователи и аналого-цифровые преобразователи.

Малошумящие полевые транзисторы из-за их чувствительности к низкому сигналу, электромагнитной и радиационной стойкости, а также их способности быть настроенными как видеомагнитофон в синаптической ячейке, так и как малошумящий высокопроизводительный предварительный усилитель датчика, предлагают решение для реализации сенсорные узлы на основе искусственного интеллекта. Это естественное продолжение того факта, что малошумящие схемы JFET и малошумящие топологии цепей JFET широко используются при разработке малошумящих видеомагнитофонов и малошумящих предусилителей в приложениях для измерения датчиков.[33][34]

Сферы применения ЦП

Область использования цифровых потенциометров весьма широка и с каждым годом становится все больше, ведь появляются новые, более «продвинутые» резисторы. Ниже представлены самые распространенные сферы применения ЦП:

В цифровых (электронных) усилителях. Эти приборы применяются для усиления электрической мощности.
В источниках опорного напряжения. ИОНы устанавливаются во все измерительные приборы и являются их основным узлом. Цифровой потенциометр в их схеме обеспечивает точность настроек.
В системах регулировки громкости в любых акустических устройствах.
В операционных усилителях (ОУ) для смещения напряжения к нулю.
В стабилизаторах напряжения для его регулировки.
В устройствах или схемах для измерения уровня сопротивления электротока для настройки мостов.
Для настройки частоты, регулировки усиления или ослабления звука в полосовых фильтрах. ЦП необходим для калибровки системы колебаний.
В измерительных приборах с датчиками усиления сигнала для регулирования полной шкалы и ее смещения.
В генераторах импульсов с несимметричным типом сигнала для регулирования их частоты.
В широкополосных регулируемых ВЧ аттенюаторах для регулирования Pin-диодов. Последние отвечают за защиту радиоаппаратуры от нежелательных СВЧ-импульсов.
В ЖК-индикаторах для регулирования контрастности.

Чаще всего ЦП применяют в качестве настройщиков громкости в смартфонах, в multimedia, в небольшого размера переносной аппаратуре. Для использования в высококачественных регуляторах есть специализированные ЦП, например, CS3310 от Crystal или AD7111 от Analog Devices.

Выбор диапазона сопротивления

Для получения различных диапазонов сопротивления видеомагнитофона можно использовать разные полевые транзисторы JFET. Как правило, чем выше значение IDSS для JFET, тем ниже полученное значение сопротивления. Точно так же полевые транзисторы JFET с более низкими значениями IDSS имеют более высокие значения сопротивления.[27] С банком JFET, с разными значениями IDSS (и, следовательно, р

DS значения), могут быть построены группы программируемых схем автоматической регулировки усиления, которые предлагают широкий диапазон диапазонов сопротивления. Например, LSK489A и LSK489C, градуированные IDSS JFETS, показывают изменение сопротивления 3: 1.

Примеры использования

Ниже приведен пример использования и управления 6-канальным ЦП AD5206 при помощи платы Arduino. Устройство предназначено для регулирования яркостью диодов. При этом используется связь SPI. Для настройки резисторов нужны:

Плата Arduino.
ЦП AD5206.
Светодиоды (6 шт.).
Перемычки и макетная плата.

Ниже представлена схема AD5206, ее распиновка и назначение выводов.

Данный цифровой потенциометр оснащен 6-ю переменными резисторами, для каждого из которых в корпусе отведено по 3 вывода. У отдельных потенциометров выводы обозначены A1, B1 и W1.

В данном примере все 6 потенциометров используются в роли делителя напряжения. Для чего 1 крайний вывод (А) подключается к питанию, а второй (В) — к шине земли. Wiper (или средний) берет изменяющееся напряжение.

При таком подключении AD5206 создает сопротивление в 10 кОм, которое изменяется в 255 шагов.

Ниже приведена схема подсоединения.

СЭР-В4

Нашелся доселе неизвестный СЭР! Причем, что меня удивляет, этот тип выпускался и в конце 90-х годов, во время всеобщего развала. Тем не менее…

Ни технической информации по нему, ни данных о производителе нет.

(фото Александра Назаренко)

Источники:

1. Айоло Б. М, Дмитриев Ю. С, Когак А. В. Применение электрохимического сопротивления — мемистора — для регулирования усиления.- В кн.: Полупроводниковая электроника в технике связи.- М.: Связь, 1977. 2. Трейер В.В. Электрохимические приборы. М., «Сов. радио», 1978. (Элементы радиоэлектронной аппаратуры, вып. 37) 3. Введение в молекулярную электронику/ Н. С. Лидоренко, Б. И. Ильин, И. А. Зайденман и др.; Под ред. Н. С. Лидоренко. М.: Энергоатомиздат, 1984.

ЦП для программирования в схемах

Если цифровые потенциометры используются для программирования различных уровней в схемах или для калибровки в устройствах датчиков, то именно их состояние определяет скорость и точность регулировки при подключении к питанию.

В продаже есть много разных видов ЦП, отличающихся возможностями пользовательской настройки состояния при включении, но основных категорий лишь две:

Энергонезависимые кристаллические резисторы, у которых есть элемент памяти. Именно последний фиксирует положение движка при подключении устройства.
Энергозависимые. Эти виды ЦП не обладают памятью, поэтому в них движок занимает положение нулевое, среднее или верхнее при подключении к питанию в зависимости от их конструкции. Чтобы установить его правильно, следует изучить инструкцию с техническими параметрами.

Первые варианты ЦП можно разделить на 3 вида по используемому в них типу памяти:

Электрически стираемые или перепрограммируемые (EEPROM). В них данные могут стираться и заново записываться неограниченное количество раз.
С однократной программой.
Многократно программируемые.

Подобное разделение помогает подобрать оптимальный вид потенциометра под конкретную схему или систему. Так, в аппаратуре, где необходима постоянная (частая) настройка, например, звука в аудиосистеме, можно установить энергозависимый вариант.

Если в устройстве нужно настроить один раз параметры для его использования, например, заводские настройки, то подойдет тип с ОРТ. Он остается неизменным на все время его эксплуатации.

Цифровой потенциометр способен принять только ту амплитуду сигнала, которая заложена в рамках его верхнего и нижнего показателя напряжения питания. Если планируется применить его для проведения переменного тока, то лучше воспользоваться резисторами с двухполярным питанием.