Die Grundlagen von Digitalpotentiometern und deren Verwendung (2024)

Mechanische Potentiometer werden von Entwicklern seit Jahrzehnten in Anwendungen eingesetzt, die von der Schaltungstrimmung bis zur Lautstärkeregelung reichen. Sie haben jedoch ihre Grenzen: Ihre Schleifer können verschleißen, sie sind anfällig für das Eindringen von Feuchtigkeit, und sie können versehentlich aus ihrer eingestellten Position verschoben werden. Da die Welt immer digitaler wird, brauchen die Entwickler eine Alternative, um die Anforderungen an eine präzisere Steuerung und hohe Zuverlässigkeit zu erfüllen, zusammen mit der Flexibilität, Werte per Firmware aus der Ferne anzupassen.

Digitale Potentiometer-ICs - oft Digipots genannt - lösen diese Probleme, indem sie eine Brücke zwischen der digitalen Domäne und der analogen Widerstandswelt schlagen. Als vollelektronisches, mikrocontrollerkompatibles Bauteil erlauben Digipots einem Prozessor und einer Software, ihren Widerstandswert oder ihr Spannungsteilerverhältnis zu überwachen, einzustellen und zu variieren.

Sie bieten Eigenschaften und Funktionen, die mechanische Geräte nicht bieten können und sind robuster und zuverlässiger, da sie keinen beweglichen Schleifer haben. Sie können nicht absichtlich oder versehentlich verstellt werden und vermeiden daher unerklärliche Leistungsänderungen. Zu den Anwendungen gehören die thermische Stabilisierung von LEDs, das Dimmen von LEDs, die Verstärkungsregelung im geschlossenen Regelkreis, die Einstellung der Lautstärke von Audiogeräten, die Kalibrierung und die Trimmung von Wheatstone-Brücken für Sensoren, die Steuerung von Stromquellen und die Abstimmung programmierbarer analoger Filter, um nur einige zu nennen.

Dieser Artikel gibt eine kurze Einführung in Potentiometer und ihre Entwicklung hin zu Digipots. Anschließend werden anhand von Komponenten von Analog Devices, Maxim Integrated, Microchip Technology und Texas Instruments die Funktionsweise von Digipots, grundlegende und fortgeschrittene Konfigurationen sowie die Anforderungen an die Schaltungsanpassung erläutert. Es wird gezeigt, wie ihre Funktionen, Eigenschaften, Möglichkeiten und Optionen genutzt werden können, um Schaltungen zu vereinfachen, Schaltungen prozessorkompatibel zu machen und den Bedarf an sperrigen, weniger zuverlässigen mechanischen Potentiometern zu reduzieren oder sogar zu eliminieren.

Beginnen wir mit den Grundlagen des Potentiometers

Das Potentiometer ist seit den Anfängen der Elektrizität und Elektronik ein wesentliches, passives Schaltungselement. Es handelt sich um eine dreipolige Komponente mit einem zugänglichen Widerstandselement, das über seinen vom Benutzer einstellbaren Schleifer auf einer drehbaren Welle eine Spannungsteilerfunktion bietet. Das Bauteil wird in unzähligen analogen und Mischsignal-Schaltungen eingesetzt, um die unterschiedlichsten Anwendungsanforderungen zu erfüllen (Bild 1).

Die Grundlagen von Digitalpotentiometern und deren Verwendung (1)Abbildung 1: Das Standard-Potentiometer ist ein vom Benutzer einstellbarer variabler Widerstand mit einer rotierenden Welle. (Bildquelle: etechnog.com)

Der Widerstand, den der Stromkreis zwischen einem der beiden Endkontakte und dem einstellbaren Schleifer erfährt, variiert von null Ohm (nominal) bis zum vollen Nennwert des Draht- oder Folienwiderstands, wenn der Schleifer sich dreht und entlang des Widerstandselements gleitet. Die meisten Potentiometer haben einen Drehbereich von etwa 270 bis 300 Grad, mit einer typischen mechanischen Auflösung und Wiederholbarkeit von etwa 0,5 % und 1 % des Skalenendwerts (zwischen einem Teil in 200 bzw. 100).

Beachten Sie, dass es einen kleinen, aber deutlichen und wichtigen Unterschied zwischen einem Potentiometer und seinem jüngeren Geschwisterchen, dem Rheostat, gibt. Ein Potentiometer ist eine dreipolige Komponente, die als Spannungsteiler fungiert (Abbildung 2, links), während der Rheostat ein zweipoliger einstellbarer Widerstand ist, der den Stromfluss steuert. Das Potentiometer wird häufig so verdrahtet, dass ein Rheostat entsteht, was auf eine von drei ähnlichen Arten geschehen kann, indem ein Endanschluss nicht angeschlossen wird oder direkt mit dem Schleifer verbunden wird (Abbildung 2, rechts).

Die Grundlagen von Digitalpotentiometern und deren Verwendung (2)Abbildung 2: Das Potentiometer mit den Endklemmen A und B und dem Schleifer W (links) kann mit einem der drei Anschlussansätze (rechts) problemlos als Rheostat verwendet werden. (Bildquelle: Analog Devices)

Digipots: Potentiometer in IC-Form

Das vollelektronische Digitalpotentiometer emuliert die Funktionalität des elektromechanischen Potentiometers, jedoch mit einem IC ohne bewegliche Teile. Er nimmt einen digitalen Code in einem von mehreren Formaten entgegen und ermittelt einen entsprechenden Widerstandswert. Als solcher wird er manchmal auch als resistiver Digital/Analog-Wandler (RDAC) bezeichnet.

Bei einem herkömmlichen Potentiometer stellt ein Zeiger (oder manchmal auch ein kleiner Motor) die Schleiferstellung und damit das Spannungsteilerverhältnis ein. Bei einem Digipot hingegen verbindet sich die Computersteuerung über eine digitale Schnittstelle mit dem Digipot-IC und ermittelt einen Äquivalenzwert für die Schleiferstellung (Abbildung 3).

Die Grundlagen von Digitalpotentiometern und deren Verwendung (3)Abbildung 3: Das Digipot-IC ersetzt die manuelle Einstellung des Potentiometerschleifers durch einen digital eingestellten elektronischen Schalter, der einen mechanischen Schleifer emuliert. (Bildquelle: Circuits101, modifiziert)

Der Digipot verwendet Standard-CMOS-IC-Technologie und erfordert keine spezielle Fertigung oder Handhabung. Die Größe eines oberflächenmontierbaren Digipot-ICs, typischerweise 3 x 3 Millimeter (mm) oder weniger, ist weitaus kleiner als ein Potentiometer mit Drehknopf oder sogar ein kleines Trimmpotentiometer (Trimpot) mit Schraubendreher und wird in Bezug auf die Leiterplattenproduktion wie jedes andere IC in Oberflächenmontagetechnik (SMT) gehandhabt.

Die interne Topologie des Digipots besteht im Prinzip aus einer einfachen seriellen Aneinanderreihung von Widerständen mit digital adressierbaren elektronischen Schaltern zwischen dem Schleifer und diesen Widerständen. Mit Hilfe eines digitalen Befehls wird der entsprechende Schalter eingeschaltet, während andere ausgeschaltet werden, wodurch die gewünschte Schleiferposition festgelegt wird. In der Praxis hat diese Topologie einige Nachteile, wie z. B. eine große Anzahl von Widerständen und Schaltern, die benötigt werden, und eine größere Chipgröße.

Um diese Bedenken zu minimieren, haben die Hersteller clevere alternative Widerstands- und Schalteranordnungen entwickelt, die deren Anzahl reduzieren, aber den gleichen Effekt erzielen. Jede dieser Topologien führt zu kleinen Unterschieden in der Reichweite und den Eigenschaften des Digipots, aber vieles davon ist für den Benutzer transparent. Im weiteren Verlauf dieses Artikels werden wir den Begriff Potentiometer für die elektromechanische Komponente und Digipot für das vollelektronische Bauteil verwenden.

Die Palette an Spezifikationen und Funktionen von Digipots

Wie bei jeder Komponente gibt es auch bei der Auswahl eines Digipots sowohl erstrangige als auch zweitrangige Parameter zu beachten. An erster Stelle stehen der Nennwiderstandswert, die Auflösung und die Art der digitalen Schnittstelle, während Toleranz und Fehlerquellen, Spannungsbereich, Bandbreite und Verzerrungen berücksichtigt werden müssen.

• Der erforderliche Widerstandswert, oft als Gesamtwiderstand bezeichnet, wird durch die konstruktiven Überlegungen der Schaltung bestimmt. Die Hersteller bieten Widerstände zwischen 5 Kiloohm (kΩ) und 100 kΩ in einer 1/2/5-Reihenfolge mit einigen anderen Zwischenwerten an. Zusätzlich gibt es Komponenten mit erweitertem Bereich, die bis hinunter zu 1 kΩ und bis hinauf zu 1 Megaohm (MΩ) reichen.

• Die Auflösung legt fest, wie viele diskrete Schritt- oder Stufeneinstellungen der Digipot bietet. Der Bereich reicht von 32 bis 1024 Schritten, damit der Entwickler die Anforderungen der Anwendung erfüllen kann. Bedenken Sie, dass selbst ein Digipot der Mittelklasse mit 256 Schritten (8 Bit) eine höhere Auflösung hat als ein Potentiometer.

• Die digitale Schnittstelle zwischen dem Mikrocontroller und dem Digipot ist in den seriellen Standardformaten SPI und I2C verfügbar, zusammen mit Adresspins, so dass mehrere Bauteile über einen einzigen Bus angeschlossen werden können. Der Mikrocontroller verwendet ein einfaches Datenkodierungsschema, um die gewünschte Widerstandseinstellung wiederzugeben. Ein minimalistischer Digipot wie der TPL0501 von Texas Instruments, ein 256-stufiger Digipot mit SPI-Schnittstelle, ist eine gute Lösung, wenn Verlustleistung und Größe kritisch sind (Abbildung 4). Er ist in platzsparenden 8-poligen SOT-23- (1,50 mm × 1,50 mm) und 8-poligen UQFN-Gehäusen (1,63 mm × 2,90 mm) erhältlich.

Die Grundlagen von Digitalpotentiometern und deren Verwendung (4)Abbildung 4: Ein einfacher Digipot wie der TPL0501 von Texas Instruments mit SPI-Schnittstelle ist eine effektive Komponente für platz- und stromsparende Anwendungen, die keine zusätzlichen Funktionen benötigen. (Bildquelle: Texas Instruments)

Ein Anwendungsbeispiel ist der Einsatz in klinischen, tragbaren medizinischen Geräten wie Oximetern und Sensorpflastern, wo er mit dem Operationsverstärker OPA320 von TI gepaart ist (Abbildung 5). Die Kombination erzeugt einen Spannungsteiler zur Steuerung der Verstärkung des Verstärkers, der den Ausgang des Digital/Analog-Wandlers (DAC) bereitstellt. Die offensichtliche Frage ist, warum nicht einfach einen kompletten Standard-DAC verwenden? Der Grund dafür ist, dass diese klinische Anwendung einen präzisen Rail-to-Rail-Analogausgang mit hohem Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR) und geringem Rauschen erfordert, wofür der OPA320 mit 114 Dezibel (dB) bzw. 7 Nanovolt pro Wurzelherz (nV/√Hz) bei 10 Kilohertz (kHz) spezifiziert ist.

Die Grundlagen von Digitalpotentiometern und deren Verwendung (5)Abbildung 5: Ein Digipot kann mit einem Präzisions-Operationsverstärker wie dem OPA320 von TI gepaart werden, um einen DAC mit überlegener Ausgangs-Operationsverstärkerleistung zu schaffen. (Bildquelle: Texas Instruments)

Darüber hinaus gibt es Digipot-Schnittstellenvarianten, die den Einsatz in Anwendungen wie z. B. benutzergesteuerten Lautstärkereglern vereinfachen. Zwei weitere Optionen sind die Drucktasten- und die Auf/Ab-Schnittstelle (U/D). Bei der Drucktastenschnittstelle drückt der Benutzer eine von zwei verfügbaren Tasten: eine, um den Widerstandswert zu erhöhen, und die andere, um ihn zu verringern. Beachten Sie, dass an dieser Aktion kein Prozessor beteiligt ist (Abbildung 6).

Die Grundlagen von Digitalpotentiometern und deren Verwendung (6)Abbildung 6: Die Tasterschnittstelle ermöglicht eine prozessorfreie Verbindung zwischen zwei benutzerbetätigten Tastern, was zu einer direkten Inkrementierung/Dekrementierung der Digipot-Einstellung führt. (Bildquelle: Analog Devices)

Die U/D-Schnittstelle kann mit minimalem Software-Aufwand implementiert werden und wird über einen einfachen Drehgeber oder Taster ausgelöst, der an einen Prozessor angeschlossen ist und mit einem Digipot wie dem MCP4011 von Microchip Technology implementiert wird, einer einfachen Komponente mit 64 Schritten (6 Bit), das mit Widerstandswerten von 2,1 kΩ, 5 kΩ, 10 kΩ und 50 kΩ erhältlich ist (Abbildung 7).

Die Grundlagen von Digitalpotentiometern und deren Verwendung (7)Abbildung 7: Ein Digipot wie der MCP4011 von Microchip Technology mit flankengesteuerter U/D-Steuerleitung und Chip Select benötigt nur minimale I/O- und Softwareressourcen des Host-Mikrocontrollers. (Bildquelle: Microchip Technology, modifiziert)

Er verwendet einen einzelnen Flankentrigger (steigende oder fallende Flanke) plus Chip Select zum Erhöhen oder Verringern des Widerstandsinkrements (Abbildung 8). Dies ermöglicht die einfache Implementierung eines Reglers, der wie ein traditioneller Lautstärkeregler aussieht und sich auch so anfühlt, ohne die Probleme, die mit Potentiometern verbunden sind, aber mit den Vorteilen von Digipots.

Abbildung 8: Die U/D-Schnittstelle eines Digipots unterstützt das flankengetriggerte Inkrementieren und Dekrementieren des Widerstandswertes durch einen Trigger von einem niederauflösenden Geber. (Bildquelle: Mikrochip-Technologie)

Die Toleranz für Digipots kann ein Problem darstellen, da sie typischerweise zwischen ±10 und ±20 % des Nennwerts liegt, was in vielen ratiometrischen Anwendungen oder Anwendungen mit geschlossenen Regelkreisen akzeptabel ist. Sie kann jedoch ein kritischer Parameter sein, wenn der Digipot an einen externen diskreten Widerstand oder einen Sensor in einer Anwendung mit offener Regelschleife angepasst wird. Aus diesem Grund gibt es Standard-Digipots mit viel engeren Toleranzen, die bis zu ±1% reichen. Natürlich kann, wie bei allen ICs, auch der Temperaturkoeffizient des Widerstands und die damit verbundene temperaturbedingte Drift ein Faktor sein. Die Hersteller geben diese Zahl in ihren Datenblättern an, so dass die Auswirkungen mit Hilfe von Schaltungsmodellen wie Spice abgeschätzt werden können. Weitere Optionen mit engen Toleranzen sind verfügbar und werden im Folgenden erläutert.

Obwohl dies bei statischen Anwendungen wie Kalibrierung oder Bias-Punkt-Einstellung kein Problem darstellt, sind Bandbreite und Verzerrung bei Audio- und verwandten Anwendungen ein Problem. Der Widerstandspfad eines bestimmten Codes bildet zusammen mit den Schalterparasitika, den Pin- und Platinen-Kapazitäten einen Widerstands-Kondensator-Tiefpassfilter (RC). Niedrigere Endwiderstandswerte ergeben eine höhere Bandbreite, mit Bandbreiten bis zu etwa 5 Megahertz (MHz) für einen 1kΩ-Digipot, bis zu 5 kHz für ein 1MΩ-Bauteil.

Im Gegensatz dazu ist die gesamte harmonische Verzerrung (THD) größtenteils auf Nichtlinearitäten in den Widerständen bei verschiedenen angelegten Signalpegeln zurückzuführen. Digipots mit höherem Endwiderstand reduzieren den Beitrag des internen Schalterwiderstands gegenüber dem Gesamtwiderstand, was zu einem geringeren Klirrfaktor führt. Daher ist die Bandbreite gegenüber dem Klirrfaktor ein Kompromiss, den die Entwickler bei der Wahl des Digipot-Nennwerts priorisieren und abwägen müssen. Typische Werte reichen von -93 dB für einen 20kΩ-Digipot bis hin zu -105 dB für ein 100kΩ-Bauteil.

Dual-, Quad- und lineare vs. logarithmische Digipot-Varianten

Zusätzlich zu ihrer „Freihand“-Steuerbarkeit bieten Digipots zusätzliche Einfachheit, einfaches Design und viel geringere Kosten als Potentiometer. Zu ihren weiteren Fähigkeiten gehören:

• Duale Digipots sind nützlich, wenn zwei Widerstände unabhängig voneinander eingestellt werden müssen, aber vor allem, wenn sie auf dem gleichen Wert liegen müssen. Während zwei separate Digipot-ICs verwendet werden könnten, bietet die Doppelkomponente den Vorteil, dass die Widerstandswerte trotz Toleranz und Drift verfolgt werden können; Quad-Komponenten sind ebenfalls erhältlich.

• Lineare versus logarithmische (log) Einstellungen: Während Trimm- und Kalibrierungsanwendungen in der Regel eine lineare Beziehung zwischen dem digitalen Code und dem resultierenden Widerstand benötigen, profitieren viele Audioanwendungen von einer logarithmischen Beziehung, um die in Audiosituationen erforderliche Dezibel-Skalierung besser zu erfüllen.

Um diese Anforderung zu erfüllen, können logarithmische Digipots wie der DS1881E-050+ von Maxim Integrated Products verwendet werden. Dieser Zweikanal-Baustein wird mit einer einzigen 5-Volt-Versorgung betrieben, hat einen Endwiderstand von 45 kΩ und verfügt über eine I2C-Schnittstelle mit Adresspins, um bis zu acht Komponenten am Bus zu ermöglichen. Der Widerstandswert jedes der beiden Kanäle kann unabhängig eingestellt werden, und es gibt mehrere vom Benutzer wählbare Konfigurationseinstellungen; die Grundkonfiguration hat 63 Stufen mit 1 dB Dämpfung pro Stufe, von 0 dB bis -62 dB, plus Stummschaltung (Abbildung 9).

Abbildung 9: Der Zweikanal-Digipot DS1881E-050+ von Maxim ist für Audiosignalwege konzipiert und bietet eine Verstärkungseinstellung von 1 dB/Schritt über einen Bereich von 63 dB. (Bildquelle: Maxim Integrated Products)

Der DS1881E-050+ ist so konstruiert, dass das Übersprechen minimiert wird, und die beiden Kanäle bieten eine 0,5 dB Kanal-zu-Kanal-Anpassung, um jegliche Lautstärkeunterschiede zwischen ihnen zu minimieren. Die Komponente implementiert außerdem eine Nulldurchgangs-Widerstandsschaltung, um hörbare Knackgeräusche zu verhindern, und enthält einen nichtflüchtigen Speicher, dessen allgemeine Nützlichkeit weiter unten erläutert wird.

Die maximale Spannung, die der Digipot verarbeiten kann, ist ebenfalls eine Überlegung wert. Digipots für niedrige Spannungen sind für den Betrieb mit Schienen bis hinunter zu +2,5 Volt (oder ±2,5 Volt mit einer bipolaren Versorgung) erhältlich, während Digipots für höhere Spannungen, wie z. B. der MCP41HV31 von Microchip Technology (ein 50kΩ-Baustein mit 128 Abgriffen und SPI-Schnittstelle) mit Schienen bis zu 36 Volt (±18 Volt) arbeiten können.

Nichtflüchtiger Speicher hilft bei Stromunterbrechungen

Einfache Digipots haben viele Vorzüge, aber eine unausweichliche Schwäche im Vergleich zu Potentiometern: Sie verlieren ihre Einstellung, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird, und ihre Einschaltposition (POR) ist konstruktionsbedingt festgelegt, in der Regel auf den mittleren Bereich. Leider ist diese POR-Einstellung für viele Anwendungen inakzeptabel. Betrachten Sie eine Kalibrierungseinstellung: Wenn sie einmal festgelegt wurde, sollte sie so lange beibehalten werden, bis sie bewusst angepasst wird, auch wenn die Stromversorgung unterbrochen oder die Batterie ausgetauscht wird; außerdem wird in vielen Anwendungen die „richtige“ Einstellung diejenige sein, die zuletzt verwendet wurde, als die Stromversorgung unterbrochen wurde.

Einer der verbleibenden Gründe, bei Potentiometern zu bleiben, war daher, dass sie ihre Einstellung bei einer Stromunterbrechung nicht verlieren, aber Digipots haben dieses Manko behoben. Ursprünglich war es gängige Konstruktionspraxis, dass der Systemprozessor die Digipot-Einstellung während des Betriebs zurückliest und diese Einstellung beim Einschalten neu lädt. Dies führte jedoch zu Einschaltstörungen und war oft inakzeptabel für die Systemintegrität und -leistung.

Um dieses Problem zu lösen, haben die Hersteller Digipots mit EEPROM-basierter nichtflüchtiger Speichertechnologie (NVM) ausgestattet. Mit NVM können die Digipots ihre zuletzt programmierte Schleiferposition beibehalten, wenn die Stromversorgung ausgeschaltet wird, während die einmalig programmierbaren (OTP) Versionen es dem Entwickler ermöglichen, die Einschaltposition (POR) des Schleifers auf einen vordefinierten Wert zu setzen.

NVM bietet noch weitere Möglichkeiten. Der AD5141BCPZ10 von Analog Devices hat beispielsweise seinen Widerstandstoleranzfehler in seinem EEPROM-Speicher gespeichert (Abbildung 10). Der Baustein ist ein einkanaliges, 128/256-Positionen umfassendes, wiederbeschreibbares, nichtflüchtiges Digitalpotentiometer, das sowohl I2C- als auch SPI-Schnittstellen unterstützt. Anhand der gespeicherten Toleranzwerte kann der tatsächliche Endwiderstand mit einer Genauigkeit von 0,01 % berechnen, um das Verhältnis der Digipot-Segmente „oberhalb des Schleifers“ und „unterhalb des Schleifers“ zu definieren. Diese Genauigkeit ist hundertmal besser als die 1%ige Genauigkeit von noch höher auflösenden Digipots ohne NVM.

Die Grundlagen von Digitalpotentiometern und deren Verwendung (10)Abbildung 10: Der Digipot AD5141BCPZ10 von Analog Devices verfügt über einen wiederbeschreibbaren nichtflüchtigen Speicher (EEPROM), in dem die gewünschten Einschaltwert-Einstellungen sowie Kalibrierungsfaktoren für das eigene Widerstandsarray gespeichert werden können. (Bildquelle: Analog Devices)

Dieser lineare Verstärkungseinstellungsmodus ermöglicht eine unabhängige Programmierung des Widerstands zwischen den digitalen Potentiometeranschlüssen durch die RAW- und RWB-Reihenwiderstände, wodurch eine hochgenaue Widerstandsanpassung möglich ist (Abbildung 11). Eine solche Genauigkeit wird z. B. häufig für invertierende Verstärkertopologien benötigt, bei denen die Verstärkung durch das Verhältnis zweier Widerstände bestimmt wird.

Die Grundlagen von Digitalpotentiometern und deren Verwendung (11)Abbildung 11: Der nichtflüchtige Speicher (NVM) in einem Digipot kann auch verwendet werden, um kalibrierte Widerstandswere über und unter dem Schleifer für Schaltungen zu speichern, die präzise Widerstandsverhältnisse zur Einstellung der Verstärkung verwenden. (Bildquelle: Analog Devices)

Achten Sie auf Digipot-Eigenheiten

Digipots werden zwar häufig als Ersatz für Potentiometer verwendet, wenn das herkömmliche Bauteil weniger wünschenswert oder unpraktisch ist, sie haben jedoch einige Eigenschaften, die berücksichtigt werden müssen. So kontaktiert der Metallschleifer eines Potentiometers das Widerstandselement mit einem Übergangswiderstand von nahezu Null und hat normalerweise einen vernachlässigbaren Temperaturkoeffizienten. Bei einem Digipot ist der Schleifer jedoch ein CMOS-Element mit einem bescheidenen, aber dennoch aussagekräftigen Widerstand in der Größenordnung von einigen zehn Ohm bis 1 kΩ. Wenn 1 Milliampere (mA) Strom durch einen 1kΩ-Schleifer fließt, kann der resultierende 1-Volt-Abfall über dem Schleifer den Dynamikbereich des Ausgangssignals begrenzen.

Außerdem ist dieser Schleiferwiderstand eine Funktion sowohl der angelegten Spannung als auch der Temperatur, so dass er eine Nichtlinearität und damit eine Verzerrung der Wechselstromsignale im Signalweg einführt. Der typische Temperaturkoeffizient des Schleifers von etwa 300 Teilen pro Million pro Grad Celsius (ppm/⁰C) kann signifikant sein und sollte bei hochpräzisen Designs im Fehlerbudget berücksichtigt werden. Die Digipot-Modelle werden auch mit einem deutlich niedrigeren Koeffizienten angeboten.

Fazit

Der Digipot ist ein digital einstellbares IC, das in vielen Systemarchitekturen und Schaltungsdesigns das klassische elektromechanische Potentiometer ersetzt. Er reduziert nicht nur die Größe des Produkts und die Wahrscheinlichkeit von Fehlern durch versehentliche Bewegungen, sondern bietet auch eine höhere Kompatibilität mit den Prozessoren und damit der Software, während sie gleichzeitig eine größere Genauigkeit und eine höhere Auflösung (falls erforderlich) sowie andere nützliche Funktionen bietet.

Wie gezeigt, sind Digipots in einem weiten Bereich von Nennwiderstandswerten, Schrittweiten und Genauigkeiten erhältlich, während der Zusatz von nichtflüchtigem Speicher ihre Möglichkeiten erweitert und eine wichtige Barriere für ihren Einsatz in vielen Anwendungen überwindet.

Weiterführende Literatur

  1. ICs lösen die Herausforderung des Dimmens von LED-Lampen in TRIAC-gesteuerten Schaltungen

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Die Grundlagen von Digitalpotentiometern und deren Verwendung (2024)
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