1 引言

　　利用數(shù)字輸入控制微調(diào)模擬輸出有兩種選擇：電位器">數(shù)字電位器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)，兩者均采用數(shù)字輸入控制模擬輸出,。通過數(shù)字電位器可以調(diào)整模擬電壓;通過DAC既可以調(diào)整電流,，也可以調(diào)整電壓。電位器有三個(gè)模擬連接端：高端,、抽頭端(或模擬輸出)和低端(見圖1a),。DAC具有隊(duì)?wèi)?yīng)的三個(gè)端點(diǎn)：高端對(duì)應(yīng)于正基準(zhǔn)電壓,，抽頭端對(duì)應(yīng)于DAC輸出,，低端則可能對(duì)應(yīng)于接地端或負(fù)基準(zhǔn)電壓端(見圖1b)。

　　DAC和數(shù)字電位器存在一些明顯區(qū)別,，最明顯的差異是DAC通常包括一個(gè)輸出放大器/緩沖器,，而數(shù)字電位器卻沒有。大部分?jǐn)?shù)字電位器需要借助外部緩沖器驅(qū)動(dòng)低阻負(fù)載,。有些應(yīng)用中,，用戶可以輕易地在DAC和數(shù)字電位器之間做出選擇;而有些應(yīng)用中兩者都能滿足需求。本文對(duì)DAC和數(shù)字電位器進(jìn)行了比較,，便于用戶做出最恰當(dāng)?shù)倪x擇,。

　　2 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器

　　DAC通常采用電阻串結(jié)構(gòu)或R-2R階梯架構(gòu)，使用電阻串時(shí),，DAC輸入控制著一組開關(guān),，這些開關(guān)通過匹配的一系列電阻對(duì)基準(zhǔn)電壓分壓。對(duì)于R-2R階梯架構(gòu),，通過切換每個(gè)電阻對(duì)正基準(zhǔn)電壓進(jìn)行分壓,，從而產(chǎn)生受控電流。該電流送入輸出放大器,，電壓輸出DAC將此電流轉(zhuǎn)換成電壓輸出,，電流輸出DAC則將R-2R階梯電流通過放大器緩沖后輸出。如果選擇DAC,，還要考慮具體指標(biāo),，如串口/并口、分辨率,、輸入通道數(shù),、電流/電壓輸出,、成本等。對(duì)于注重速度的系統(tǒng),，可以選用并行接口;如果注重成本和尺寸,，則可選用3線或2線串口，這種器件引腳數(shù)較少,，可顯著降低成本,，而且，有些3線接口能達(dá)到26 MHz的通信速率,，2線接口能夠達(dá)到3.4 MHz的速率,。DAC的另一個(gè)指標(biāo)是分辨率，16位或18位DAC可以提供微伏級(jí)控制,。例如,，一個(gè)18位、2.5V基準(zhǔn)的DAC,，每個(gè)LSB對(duì)應(yīng)于9.54μV,，高分辨率對(duì)于工業(yè)控制(如機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī))產(chǎn)品極為重要,。目前,，數(shù)字電位器能夠提供的最高分辨率是10位或1 024抽頭。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是能夠在單芯片內(nèi)集成多路轉(zhuǎn)換器,，例如,，MAX5733內(nèi)置32路DAC，每路都能提供16位的分辨率,。當(dāng)前的數(shù)字電位器最多只能提供6個(gè)通道,，如DS3930。

　　DAC能夠源出或吸入電流,，為設(shè)計(jì)者提供更大的靈活性,。例如，MAX5550 10位DAC通過內(nèi)部放大器,、P溝道MOSFET和上拉電阻能夠提供高達(dá)30mA的輸出驅(qū)動(dòng),。而MAX5547 10位DAC結(jié)合放大器、N溝道MOSFET和下拉電阻可以提供3.6 mA的吸電流,。除電流輸出外,，一些DAC還可以與外部放大器連接提供額外的輸出控制。因?yàn)閿?shù)/模轉(zhuǎn)換器通常內(nèi)置放大器,，成本要高于數(shù)字電位器,。但隨著新型DAC尺寸的縮小，成本差異也越來越小,。

　　3 數(shù)字電位器

　　前面已談到數(shù)字電位器可以通過數(shù)字輸入控制電阻,。圖la中的3端數(shù)字電位器實(shí)際上是一個(gè)固定端到端電阻的可調(diào)電阻分壓器,。通過將電位器中心抽頭與高端或低端相連，或使高端或低端浮空,，數(shù)字電位器能配置成2端可變電阻,。與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器不同，數(shù)字電位器能將H端接最高電壓或最低電壓端,。選用數(shù)字電位器時(shí),，用戶也需考慮具體的指標(biāo)：線性或?qū)?shù)調(diào)節(jié)、抽頭數(shù),、抽頭級(jí)數(shù),、非易失存儲(chǔ)器、成本等,?？刂平涌谟羞f增/遞減、按鈕,、SPI和I2C,。

　　與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器一樣，數(shù)字電位器通過串口通信,，包括I2C和SPI,。此外,，數(shù)字電位器還提供了2線的遞增,、遞減接口控制。通常,，DAC與數(shù)字電位器的顯著區(qū)別在于數(shù)/模轉(zhuǎn)換器內(nèi)部帶有輸出放大器,。通過該輸出放大器可以驅(qū)動(dòng)低阻負(fù)載。

　　4 DAC/電位器的選擇

　　很多應(yīng)用場合,，用戶可以輕易地在DAC和電位器之間做出選擇,。要求高分辨率的電機(jī)控制、傳感器或機(jī)器人系統(tǒng),，需要選用DAC,。另外，高速應(yīng)用中,，例如基站,、儀表等對(duì)速度、分辨率要求較高,，甚至需要并行接口的DAC,。電位器的線性特性便于實(shí)現(xiàn)放大器反饋網(wǎng)絡(luò)。相對(duì)于數(shù)/模轉(zhuǎn)換器,，對(duì)數(shù)電位器更適合音量調(diào)節(jié),。

　　但在當(dāng)前的許多應(yīng)用中,，DAC與數(shù)字電位器之間選擇的界限比較模糊，圖2中的DAC和數(shù)字電位器都可用于控制MAXl553 LED驅(qū)動(dòng)器,。MAXll53亮度(BRT)輸入的直流電壓和檢流電阻決定了LED的電流,。