运算放大器消除了 DPOT 电位器电阻

出处:维库电子市场网 发布于:2024-09-20 17:01:04

  数字电位器 (DPOT) 是数模转换器 (DAC) 的一个有趣变体。除了在用作乘法 DAC (MDAC) 时能够输出与数字值成比例的电压外,DPOT 还可以用作数字编程电阻器(变阻器)。当以这种方式使用时,有时会限制 DPOT 精度的一个重要参数是游标电阻:Rw。
  当然,作为固态设备,与机电电位器不同,DPOT 没有带有实际滑动触点的物理电阻元件。它们的“Rw”实际上包括 FET 开关阵列的导通电阻,这些开关选择内部电阻梯上的所需抽头(6 位电位器有 2 6 + 1 = 65 个抽头,7 位电位器有 2 7 + 1 = 129 个抽头,8 位电位器有 2 8 + 1 = 257 个抽头,等等)。Rw 实际上与所选电阻串联出现,因此如果:
  Rab = 总电阻梯形电阻 = 5k(典型值),对于示例 DPOT(MCP4161-502)
  N = 梯形抽头选择设置(对于 8 位示例,0 <= N <= 256)
  那么在理想情况下(所有 Rw = 0),产生的阻力将很简单:
  原始值 = Rab (N / 256)
  不幸的是,在真实的 DPOT 世界中,Rw > 0。因此:
  原始数据 = Rab N / 256 + Rw
  对于示例 8 位 5k DPOT,Rw = 75 欧姆(典型值,值 160),设置 a:
  值(N = 0)Rab = 75/5000*256 = ~4lsb(典型值)8lsb(值)
  对于许多应用来说,当 N = 0 时无法将 Rab 设置为 < 75 欧姆可能已经成问题,但 Rw > 0 的不良影响会延伸到其他 N。例如,MCP41 系列的 Rab 阶梯温度系数为出色的 50 ppm/ o C(典型值),但 Rw 的温度系数要差几个数量级,约为 3000 ppm/ o C。因此,对于任何 N < 230,Rw 主导净温度系数。

  可以这么说,取消 Rw 会为许多精密应用中的 DPOT 性能带来巨大的改进。图 1的拓扑结构就是这样的。下面是它的工作原理。

  图 1运算放大器 A1 主动驱动数字电位器 U1 电位器端子 P0W,以强制 Vpob = Vb,同时通过电阻 Rwb 吸收可忽略不计的电流,从而抵消 Rw 的影响。
  A1 的 (+) 输入连接到参考电压 Vb(通常但不一定为接地)、(-) 输入连接到 U1 的 P0B 引脚,其输出连接到 U1 的 P0W 引脚,建立了一个反馈回路,强制 Vpob = Vb,与 Rw 无关。正如广告宣传的那样,这消除了 Rw 效应。
  对于图 1 中所示的 A1 和 U1 的部件选择,补偿电容器 C1 可能不是必要的,但如果选择更快的 A1 放大器或更高的 Rab 电阻 Dpot,则可能有必要。
关键词:运算放大器

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