Цифровой потенциометр программирует и стабилизирует напряжение опорного источника

В схемах смешанных сигналов программируемый цифровой потенциометр позволяет реализовать программное управление аналоговой частью. Использовать цифровой потенциометр в аналоговой схеме вы можете двумя способами. Можно включить его двухвыводным переменным резистором, то есть реостатом, или же трехвыводным резистивным делителем. Хотя оба способа меняют параметры аналоговой схемы, вариант с тремя выводами намного гибче и дает возможность улучшить многие характеристики. Для примера сравним два варианта программируемого источника опорного напряжения. На Рисунке 1 изображена схема источника опорного напряжения, выходное напряжение V_OUT которого зависит от напряжения внутреннего опорного источника 1.25 В шунтового регулятора IC₁, сопротивления резистора R₁ и сопротивления программируемого цифрового потенциометра R₂ = pR_POT. Значение p меняется от 0 до 1 и представляет сопротивление потенциометра между движком и выводом, подключенным к «земле», в долях от его общего сопротивления. Для этой схемы

При изменении p от 0 до 1 V_OUT меняется от 1.25 В до некоторого максимального значения, зависящего от сопротивления резистора R₁ и полного сопротивления потенциометра. Температурный коэффициент напряжения V_OUT пропорционален температурным коэффициентам опорного напряжения 1.25 В регулятора LM4041CIZ, резистора R₁ и потенциометра R_POT. Температурные коэффициенты опорного напряжения и хорошего резистора всегда ниже 100 ppm/°C. Однако температурный коэффициент сопротивления R_POT не нормируется и может достигать сотен ppm на градус Цельсия. Таким образом, температурная стабильность R_POT оказывает неблагоприятное воздействие на температурный коэффициент V_OUT.

Рисунок 1.	В этой схеме температурный коэффициент потенциометра оказывает негативное влияние на VOUT.

В схеме на Рисунке 2 цифровой потенциометр используется как трехвыводное устройство. Для этой схемы

В таком варианте включения влияние большого температурного коэффициента R_POT на температурную зависимость V_OUT исключается, поскольку логометрический температурный коэффициент потенциометра равен всего 20 ppm/°C. Кроме того, здесь уменьшено количество компонентов и увеличена точность программирования напряжения. В схеме на Рисунке 1 точность установки выходного напряжения равна 15%, и определяется точностью сопротивления R_POT. Для схемы на Рисунке 2 эта погрешность составляет 1%, так как теперь она зависит только от отношения сопротивлений между движком и крайними выводами потенциометра. При указанных на Рисунке 2 номиналах компонентов цифровой потенциометр CAT5113 со 100 отводами обеспечивает термостабильное выходное напряжение V_OUT, величина которого программируется в диапазоне от 1.25 В до 5.5 В (0 ≤ p ≤ 0.77). Результаты измерений, проведенных на макете схемы, совпадают с расчетными значениями с точностью выше 1%.

Рисунок 2.	Такая схема отличается меньшим числом компонентов, низким температурным коэффициентом и лучшей точностью программирования.

Материалы по теме

1. Datasheet ON Semiconductor CAT5113
2. Datasheet Texas Instruments LM4041CIZ