数字电位器与机械电位器技术性能大比拼

2011-11-29 10:18

　　调节

　　机械电位器

　　从理论上来说，由于游标可在整个电阻上移动，因此，机械电位器可提供无限的分辨率；但是调节电阻时所形成的各物理因素（比如：螺丝刀压力或材料间的摩擦）会使精度下降，这样就会造成电阻的最终值准确度较低。

　　需要注意的是，重新调节的最大次数或平均故障间隔时间（MTBF），通常都不超过几千次。

　　数字电位器

　　游标位置取决于RDAC寄存器中的内容，在寄存器中写入内容的次数没有限制。如图3和图4所示，使用SPI、I2C或up/down等数字接口、手动使用按钮开关或数字编码器，都可将内容写入RDAC寄存器。

　　图3. 按钮接口

　　图4 使用数字编码器控制Up/Down接口

　　数字电位器类似于机械电位器，如果事先对其进行调节，则在上电时，它可储存RDAC代码。ADI公司的数字电位器提供三种不同的存储器技术：熔丝、EEPROM、易失性数字电位器。

　　熔丝

　　类似于在机械电位器上放置环氧树脂，熔丝对于只需设定一次的系统校准来说是理想之选。ADI公司提供1到50次的可编程熔丝存储器。

　　EEPROM

　　EEPROM耐久性达100万周期，数据保存期限100年，对于需保留最近编程值（如：音量控制应用）的系统来说，EEPROM是理想的选择。

　　易失性

　　RDAC寄存器默认在中间电平时加载，如果电源断开则无法保持该电阻大小。动态系统会持续重新校准输出，因此易失性数字电位器是此类系统的理想之选。它无需恢复之前的数值，或者也可以在上电/复位时，用控制器来设置数值。

　　电阻元件

　　机械电位器

　　由于电阻元件采用的可能是各种不同的材料（比如：金属陶瓷、石墨或导电塑料），因此，电阻的大小就可能为数十欧乃至兆欧，在额定误差范围内得到保证。

　　该误差被称为电阻容许误差，根据电位器材料的质量和所采用的不同工艺，它会上下波动。典型值范围在±30%和±10%之间，更高品质电位器的误差可低至±3%.

　　另外一种误差是由于电阻元件的温度所造成的。该种依赖性可大可小，它取决于材料。最终电阻值会随温度而成比例变化。该误差被称之为温度系数或tempCo.

　　线绕电阻等较新材料的温度系数可低至10 ppm/°C.而旧的机械电位器所采用的材料为石墨，但其温度依赖性高达500 ppm/°C.

　　存在一些与材料相关的限制（比如：最大功耗，可小至几毫瓦，大至数百瓦）。无论情况如何，电阻终端之间的电压都与功率成正比。该电压大小可为数十伏，也可为数百伏，甚至上千伏。

　　一般而言，机械电位器中电压和电流的额定值虽然较高，但它们与环境温度成反比例关系。设计者应当基于最终应用中的预期最高温度来验证电位器是否能够处理最大估计功率。

　　表1显示的是机械电位器（根据所使用的材料进行分类）的所有特性，以供快速参考。

　　表1：机械电位器的材料对比

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