цифрові потенціометри

Останнім часом все рідше доводиться бачити на платах ще недавно звичні підлаштування елементи. Велика частина регулювань в процесі виробництва і при обслуговуванні апаратури покладається на мікропроцесори. Такий підхід має очевидні переваги, а реалізувати його допомагають цифрові потенціометри (ЦП). Вже вважається поганим тоном встановлювати в апаратуру будь-які механічні підлаштування елементи. Причин цього кілька: великі витрати на реалізацію ручного процесу регулювання, низька точність регулювання, невисока надійність підлаштування елементів. У зв'язку з тим, що сучасна апаратура стає все більш «розумною», багато підлаштування елементи можна просто виключити, поклавши функції калібрування на плечі мікропроцесора. Дійсно, який сенс, наприклад, ставити регулятор зміщення нуля перед АЦП, якщо це зміщення можна відняти програмно? Необхідно тільки подбати про достатню динамічному діапазоні, щоб навіть в гіршому випадку через розкиду параметрів елементів в тракті не виникла перевантаження.

Однак в ряді випадків без підстроювань не обійтися і доводиться шукати заміну механічних змінним резисторам. Якщо регулювання здійснюється постійною напругою, то справа йде просто: її зможе здійснити будь-який ЦАП. Спеціально призначені для таких цілей мікросхеми ЦАП, що мають невисоку точність і велика кількість каналів в корпусі. Прикладом може служити 8-канальний ЦАП AD7808.

Але як бути, якщо потрібно регулювання змінного сигналу? Частковим виходом з положення є використання помножуючого ЦАП. Ще в давні часи багато вітчизняних розробники застосовували умножающий ЦАП К572ПА1 (він же AD7520) для побудови аттенюаторов сигналу і навіть примудрялися будувати на ньому перебудовуються по частоті фільтри. Хоча цей ЦАП і можна було включати як потенціометр, однак через особливості його схемотехніки існувало обмеження: один з висновків повинен бути обов'язково заземлений, а на інший можна подавати лише відносно невелика напруга, інакше погіршувалася лінійність. Для отримання повноцінної заміни змінного резистора можна взяти КМОП-мультиплексор і підключити до нього ланцюжок постійних резисторів. Такий цифровий потенціометр матиме три окремих виведення, на які можна подавати будь-які постійні або змінні напруги в допустимих для електронних ключів межах. В даний час немає необхідності робити саморобні ЦП, так як випускається велика кількість готових і практично на всі випадки життя.

Мал. 1. Структурна схема ЦП

Що таке цифровий потенціометр (ЦП)?

Чіткої межі між ЦАП і ЦП немає. ЦП в англомовній літературі іноді навіть називають Trim-DAC, тобто ЦАП для підстроювання. Мабуть, головна відмітна особливість ЦП - це те, що він має три висновки змінного резистора (рис. 1), які можна абсолютно вільно підключати до будь-яких потенціалом, постійним або змінним, аби вони не виходили за межі напруги живлення. Друга відмінність полягає в шині управління. Звичайні ЦАП досить часто мають паралельну шину, яка забезпечує максимальну швидкодію. Для ЦП не потрібно високого швидкодії, тому застосовувати громіздку паралельну шину не має сенсу. Переважна більшість ЦП має послідовну шину управління.

Окремо слід зупинитися на інтерфейсі UDC (Up / Down Control). Цей інтерфейс є специфічним і призначений для ручного управління ЦП за допомогою кнопок. Інтерфейс має три сигнали: CS - вибір пристрою, Inc - інкремент і Up / Dn - сигнал напрямки. Для регулювання потенціометра необхідно вибрати його сигналом CS, подати сигнал напрямки Up / Dn і потім здійснити потрібну кількість кроків, подаючи імпульси на вхід Inc. Бувають і винятки. Наприклад, ЦП DS1866 має паралельну шину, а DS2890 - однопровідну.