基于数字电位器的程控放大器设计作者：赵学帅 崔江伟来源：《金年华·学校教育》2010年第05期 电位器是大家比较熟悉的电子元件,在电子系统得到了广泛的使用。传统电位器是指机械式电位器,它通过机械结构带动滑片改变电阻值。其结构简单、价格低,但由于受到材料和工艺的限制,最容易产生滑动片磨损,导致接触不良,使产生的系统噪声大,甚至工作失灵,且其体积也比较大,阻值的改变需要人的介入或通过电机带动。这明显不适应快速变化的系统应用。随着科技的发展,国外多家公司推出了采用集成电路工艺生产的电位器,这种电位器采用数字信号控制改变中间抽头的输出阻值,故称为数字电位器。由于数字电位器具有诸多优点, 因此它在实际电路设计中的应用越来越多。以下是用数字电位器开发研制的具有多种用途的程控放大器。 1 硬件工作原理
程控放大器中的放大电路主要采用美国模拟器件公司(ADI) 的低价格、单电源、输出摆幅能达到电源电压的最新仪表放大器AD623。它的管脚功能与基本接法如图1 所示,管脚 5 (REF) 为AD623 的参考端用来确定零输出电压,当前端电路和后端电路的地不明确共地时可为后端引入精密的补偿,还可以利用该参考端提供一个虚地电压来放大双极性信号。参考端允许电压变化范围为- VS～ + VS 。如果AD623 相对地输出,则参考端应接地。引脚7 和4 为正负电源输入端,双电源工作时电源范围为±215V- ±6V ,单电源工作时电源范围为+ 3V - + 12V , -VS 端接地。引脚8 和1 之间接电阻,其大小决定了放大器的增益,计算公式为:
G =100 K / Rg + 1
当引脚8 和1 之间不接电阻,即开路时增益G = 1。在实际使用时,RG为Xicor 公司的非易失性数字电位器(如X9241) ,该电位器是64 抽头的四数字电位器, 采用标准的I2C 双向串行接口。图2 是X9241 的功能方框图,每个电位器包含四个8 位EE2PROM 数据寄存器和一个控制滑臂的计数寄存器WCR ,单片机通过接口可直接读写这些寄存器,或者控制数据寄存器同WCR 传送数据,也可按步进方式移动滑臂。
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