理解和应用数字电位器

器抽头，在数字信号控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的一个节点连接到滑动端。亦即，当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路输出端只有一个有效，故只选择一个MOS管导通。数字电位器的内部简化电路，如图2所示。

数字控制部分盼存储器是一种断电非易失性存储器，电路再次上电时，数字电位器中仍保存着原有控制数据，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。

3 典型数字电位器

数字电位器通信接口有3种。现用I2C接口的AD5272介绍数字电位器的应用。

I2C总线速度高达400kbps，其包含有两根总线：串行数据线SDA和串行时钟线SCL，它们必须加上拉电阻然后接到正电源。同时，SCL及SDA皆是双向I／O线，总线闲时两线为高电平。总线上最大器件数受规定上升和下降时间限制，上升和下降时间分别不能超过300ns和100ns。

AD5272(其内部结构图3所示)是ADI公司生产的一种集成数字电位器。其为单通道、1024抽头、非易失性存储器，具有20 kΩ、50 kΩ以及100 kΩ 3种标称阻值，可以对芯片进行多次擦除编程。AD5272具有I2C总线接口，从而可以实现寄存器映射、改变滑片位置等操作，同时芯片采用10引脚小外形封装(MSOP)，AD5272工作电压为2．7～5．5V。

一个AD5272芯片内部结构含有：I2C总线接口、SDA串行数据线、SCL串行时钟线、RDAC寄存器以及50-TP存储区。

AD5272的步进电阻值为：

其中，RAB为A端与B端之间的阻值大小。

AD5272测量电阻值为：

其中，RWB为W端与B端之间的阻值大小，N为步进数。

4 系统电路总体架构

数字电位器通过其接口I2C方式与MCU连接，实现应用程控调节，从而可以实现电压、电阻调节功能的特殊集成电路。本文采用常见单片机AT89S52。电路结构图如图4所示。

由AT89S52控制AD5272，数字电位器的SCL、SDA分别与AT89S52端口P2．0、P2．1相连接：同时由5．1 kΩ电阻构成上拉电路，将SCL及SDA接于VCC；将RESET端与1 kΩ电阻连接，然后上接VCC；将EXT_CAP端与VSS端之间接1μF电容；将地址端ADDR接于VCC，再由AD5272手册中可读出设备地址，从而方便写出I2C设备地址，便于对I2C设备进行操作。

通过单片机传给数字电位器脉冲信号控制数字电位器大小，从而方便而精确地改变电阻值，也可以得到数字电位器的分压作用。本文中数字电位器AD5272提供5 V电压，测量随着脉冲的变化得到的VA、VW以及VAW间的电压，从而可以得到精确地电阻变化值。

5 结束语

数字电位器优点及通过简单电路实现其应用，这使得它能与数字电路及其他单片机简易结合在一起，导致数字电位器应用领域越来越来广泛，进而取代机械电位器。

由于每片数字电位器芯片内部的布局、技术架构，这导致其抽头数有限，常见的单片芯片最多可达1024个抽头，即相当于最高分辨率为10bit DAC。现在，DAC位数和价格呈正比，因此低成本架构从而提高数字电位器抽头数的电路设计更为经济实用。可以用单片较低分辨率数字电位器芯片，通过多路选择器、单片机的设计电路实现提高电阻值或分辨率，这些设计都可以实现并验证低成本架构电路的实用性、经济性的特点。