圖1 X9511基本應(yīng)用 　3 數(shù)字電位器在應(yīng)用中經(jīng)常遇到的問題 數(shù)字電位器在我國還是近幾年出現(xiàn)的新型器件，許多人在實際應(yīng)用中對其不夠了解，從而出現(xiàn)許多疑問,，下面就經(jīng)常出現(xiàn)的三個問題略作探討,。 按鈕控制的數(shù)字電位器常出現(xiàn)按鈕按下次數(shù)及輸出值與預(yù)測值不符。 數(shù)字電位器本身能夠承受的電流和電壓有限,，需要擴展,。 在實際應(yīng)用中數(shù)字電位器的阻值范圍及分辨率不夠，需要擴展,。 3.1 按鈕控制數(shù)字電位器的防抖動和重復(fù)觸發(fā)問題 上面的第一個問題所說按鈕控制電位器的按鍵次數(shù)及輸出值與預(yù)測不符,，通常是其中某一檔出現(xiàn)了重復(fù)觸發(fā)動作，自然其按鍵次數(shù)和輸出電位就會與預(yù)測值不符,。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因常是用了面包板做試驗,，或是使用了劣質(zhì)按鈕，造成接觸不良,，線路噪聲加劇,，或是人為按鈕動作不規(guī)范引起。 美國XICOR公司提供的按鈕式數(shù)字電位器的應(yīng)用電路,，直接用按鈕來控制,，就會有可能出現(xiàn)這些問題。X9511/14在其內(nèi)部集成 了40ms延時的去抖動電路,，要求輸入控制信號抖動時間短,，信號有效時間在40ms～250ms之間，且在此期間不能出現(xiàn)干擾電平,。但是由于實際應(yīng)用情況不可預(yù)測,，無法避免輸入信號的抖動而造成輸出的重復(fù)動作（按鈕時間超過250ms也會造成輸出的重復(fù)動作），而這卻是許多人所不愿看到的,。為了控制輸入信號的抖動和噪聲影響,，在數(shù)字電位器的控制端加上觸發(fā)器，如圖2所示,，試驗結(jié)果使輸出穩(wěn)定性有了較為明顯的提高,，但仍要求按鈕動作干脆利落，且線路無干擾,，最終表現(xiàn)在輸入信號干凈無波動,，否則不能避免重復(fù)觸發(fā),。經(jīng)過多次改進，圖3電路則較好地決了以上問題,。在按鈕與控制輸入端之間,，加上如圖3所示由一片與非門電路構(gòu)成的單穩(wěn)電路，具有成本低,，電路簡單,，可防止抖動，并不會使輸出重復(fù)動作的特點,。 圖2 加防抖觸發(fā)器 圖3中按鈕K未動作時,，控制端一定為穩(wěn)定的高電平，一旦按鈕按下,，A點電位經(jīng)電容C1通過電阻R1放電,，到74HC00的輸入低電平門限值，B點即為邏輯高,，同時通過F點控制E點電平（D點原為高電平）翻轉(zhuǎn)為低,，啟動X9511動作，此時由于電容C2電位不會立即變化,，使D點保持原高電平不變,，電容C2通過R2放電，經(jīng)過一個暫態(tài)時間后到達門電路低電平門限值,，使E點恢復(fù)高電平,。之后無論按鈕是否保持按下（使D點保持低），還是放開（F點為低）,，E點都將保持高電平狀態(tài),。在暫態(tài)期間，E點低電平被鎖定,，即使電路在A點產(chǎn)生較強的電平抖動,，也不會對輸出有任何影響。由于電路在暫態(tài)時間內(nèi)對噪聲具有的屏蔽作用,，而控制端低電平時 圖3 加防抖單穩(wěn)態(tài)電路 間超過250ms,，X9511/14的輸出將會有連續(xù)跳變,。因此可以將R2值調(diào)整到使暫態(tài)時間控制在X9511不重復(fù)動作時間盡量長些的范圍內(nèi)（例如暫態(tài)時間可以在150ms～220ms之間）,，以屏蔽掉此期間可能有的噪聲干擾。R2,、C2的值可按暫態(tài)時間T的公式得到,。T=(R2 R0)·C2·Ln[(Vol－Voh) / (Vol－Vth)]式中R0為74HC00的輸出電阻；Vol為74HC00的低電平輸出電壓,；Voh為74HC00的高電平輸出電壓,；Vth為74HC00的高電平翻轉(zhuǎn)門限電壓,。此電路經(jīng)反復(fù)驗證效果良好，X9511之前控制線長可達200米,。實際上此時的數(shù)字電位器可以是接口控制的其他型號,，而不限制為按鈕控制的X9511/14了。（R2電阻值可以調(diào)整到該型號器件輸入脈寬允許時間）另一個可靠的解決辦法是采用廉價的微處理器,，如GMS97C1051來作為數(shù)字電位器的控制,，按鈕信號送到MCU，利用軟件去抖,，同時還可用LED顯示控制動作,，并能完成較復(fù)雜的多路混合控制。缺點是會使開發(fā)周期加長,。 3.2 數(shù)字電位器端點電流,、電壓的擴展 目前所有的數(shù)字電位器的端點能夠承受的電流都不會很大，只有1～3mA,。能承受的電壓也不高,，－5V～ 5V，或是0～15V之間,。圖4,、圖5是XICOR公司提供的兩種擴展方案，適用于各種型號的數(shù)字電位器,。 圖4 輸出端電流擴大的一個例子 圖5 輸出端電壓增大的一個例子 3.3 利用數(shù)字電位器的級聯(lián)擴展分辨率和阻值范圍 （1）數(shù)字電位器的串聯(lián)級聯(lián)如圖6（a）,，將電位器W1、W2串聯(lián),，W1滑動端與其一端短接,，W2的滑動端作為輸出。W1的滑動端將其分為兩部分,，設(shè)為R1,，R2，而W2的滑動端將W2分為R3,，R4兩個部分,。設(shè)輸入電壓信號Ui,輸出為Uo，則：作為可變電阻器時,，如圖6（b）,，阻值為：R0=R1 R3若原W1、W2抽頭數(shù)分別為P1,、P2,，則串聯(lián)后的抽頭數(shù)為P1 P2－1。此時控制按鈕數(shù)目也相應(yīng)增加,，同時阻值范圍相應(yīng)增大,。 （2）數(shù)字電位器的并聯(lián)級聯(lián)用并聯(lián)級聯(lián)可以更大范圍地將分辨率提高,，若有兩只數(shù)字電位器并聯(lián)級聯(lián)如圖７（a），則其輸出為： 作可變電阻時,如圖７（b）,，阻值為：R0 = （R2·R3）/（R2 R3）在實際應(yīng)用中,，可將W1作為粗調(diào)，W2作 圖6 串聯(lián)級聯(lián) 圖７ 并聯(lián)級聯(lián) 為微調(diào)使用,。設(shè)W1抽頭數(shù)為P1,，W2抽頭數(shù)為P2，如圖7級聯(lián)后其調(diào)整級數(shù)為（P1－１）·P2,。將三個X9511電位器如圖8串并連接時,，將有31744個不同的輸出。對于其他數(shù)字電位器,，有（P1－1）·P2·P3個不同的輸出,，其中P1，P2,，P3分別為W1,，W2，W3的抽頭數(shù),。圖8（a）輸出為：作可變電阻如圖8（b）接法其阻值為：R0 = R1 （R2 R5）// R3 R6 此種情況更適于配合微處理器做運算后控制輸 圖８ 串并級聯(lián) 出,。注意在并聯(lián)級聯(lián)過程中電位器所承受的電流電壓必須控制在允許范圍內(nèi)，同時要注意此時的輸出已不呈線性,。對以上算式的補充說明：在微處理器接口控制應(yīng)用中,，數(shù)字電位器并不限于X9511/14。在控制運算過程中,，若W1抽頭數(shù)為P1,，可設(shè)調(diào)整步為N1，（N1∈[0,，P1－１]）,，例如X9511的P1為3２，N1∈[0,，31],，則： R1=W1·[N1/（P1－1）]R2=W1·[（P1－N1－1）/（P1－1）]計算出調(diào)整變量N１可控制輸出變量和阻值，在此不作詳述,。了解了數(shù)字電位器的使用特性后,，會發(fā)現(xiàn)數(shù)字電位器在一些電路中會有許多新奇的應(yīng)用，而靈活運用的基礎(chǔ)就是對數(shù)字電位器基本使用技巧的了解,。