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AD8400/AD8402/AD8403是1-/2-/4通道数字电位器

时间:2019-9-15, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

一般说明

AD8400/AD8402/AD8403提供一个单通道、双通道或四通道、256位数字控制可变电阻器(VR)设备。这些装置执行与机械电位计或可变电阻器相同的电子调节功能。AD8400在紧凑型SOIC-8封装中包含一个可变电阻。AD8402在节省空间的SOIC-14表面贴装封装中包含两个独立可变电阻器。AD8403在24引线PDIP、SOIC和TSSOP封装中包含四个独立可变电阻器。每个部分都包含一个固定电阻器和一个刮水器触点,该触点在加载到控制串行输入寄存器中的数字代码确定的点处对固定电阻器值进行抽头。雨刮器和固定电阻器两端之间的电阻随传输到vr锁存器中的数字代码线性变化。每个可变电阻器在A端子和雨刮器或B端子和雨刮器之间提供一个完全可编程的电阻值。1 kΩ、10 kΩ、50 kΩ或100 kΩ的固定A到B端电阻具有±1%的通道对通道匹配公差,标称温度系数为500 ppm/℃。独特的开关电路将传统开关电阻器设计中固有的高故障降到最低,避免了通断前通断或通断前断。

每个虚拟现实都有自己的虚拟现实锁存器,可以保存其编程的电阻值。这些虚拟现实锁存器是从标准3线串行输入数字接口加载的SPI兼容串行到并行移位寄存器更新的。10个数据位构成了进入串行输入寄存器的数据字。

数据字被解码,其中前两位确定要加载的vr锁存器的地址,后八位是数据。串行寄存器另一端的串行数据输出引脚允许在多个虚拟现实应用中进行简单的菊花链,而无需额外的外部解码逻辑。

复位(RS)销通过加载80将雨刮器强制到中刻度80H,进入虚拟现实锁存器。shdn引脚将电阻器强制到a端子的端到端开路状态,并使雨刮器短路到b端子,实现微瓦功率关闭状态。当SHDN返回逻辑高电平时,先前的闩锁设置将雨刮器置于?;暗南嗤缱枭柚弥?。数字接口在关机时仍处于激活状态,因此可以进行代码更改,以便在设备从关机状态取出时产生新的雨刮器位置。

AD8400可用于SOIC-8表面安装。这个AD8402可用于表面安装(SOIC-14)和14引线PDIP封装,而AD8403可用于窄体、24引线PDIP和24引线表面安装封装。AD8402/AD8403也以1.1 mm薄型TSSOP-14/TSSOP-24包装提供,用于PCMCIA应用。所有部件都保证在扩展的工业温度范围内(从-40°C到+125°C)工作。

操作理论

AD8400/AD8402/AD8403提供一个单通道、双通道和四通道、256位数字控制可变电阻器(VR)设备。通过在SDI(串行数据输入)引脚中输入一个10位串行数据字来更改编程的虚拟现实设置。此数据字的格式是两个地址位,msb优先,然后是八个数据位,msb优先。表6提供串行寄存器数据字格式。AD8400/AD8402/AD8403具有用于ADDR解码器的以下地址分配,该地址分配确定接收B7位到B0位的串行寄存器数据的虚拟现实锁存器的位置:

单通道AD8400要求a1=a0=0。双通道AD8402要求A1=0。虚拟现实设置可以按随机顺序一次更改一个。一个运行在10兆赫的串行时钟可以在4μs(10×4×100 ns)下为AD8403加载所有四个VRS。确切的时间要求如图3、图4和图5所示。

AD8400/AD8402/AD8403没有中刻度预设通电,因此通电时雨刮器可以处于任意随机位置。但是,AD8402/AD8403可以通过断言rs-pin,简化通电时的初始条件。两个部件都有一个电源关闭shdn管脚,使vr处于零功耗状态,其中端子ax开路,雨刮器wx连接到端子bx,从而仅消耗vr中的泄漏电流。在关机模式下,保持虚拟现实锁存设置,以便在返回操作模式时,虚拟现实设置返回到以前的电阻值。数字接口在关机时仍处于活动状态,但SDO被停用。寄存器中的代码更改可以在关机期间进行,当设备从关机状态取出时,会产生新的雨刷器位置。

可变电阻编程

变阻器操作

端子A和端子B之间的Vr(RDAC)的标称电阻值分别为1 kΩ、10 kΩ、50 kΩ和100 kΩ。零件号的最后数字决定了标称电阻值,即10 kΩ=10;100 kΩ=100。vr的标称电阻(r)有256个接触点可由雨刮器端子接触,由此产生的电阻可通过雨刮器和b端子(r)或雨刮器和a端子(r)测量。将加载到rdac锁存器中的8位数据字解码以选择256个可能设置之一。雨刮器的第一个连接从数据00的B端子开始。此B端子连接的雨刮器接触电阻为50Ω。第二个连接(10 kΩ部分)是数据01的第一个抽头点,位于89Ω=[R(标称电阻)+R=39Ω+50Ω]。第三个连接是下一个抽头点,表示数据02的78Ω+50Ω=128Ω。每增加一个LSB数据值,雨刮器就会向上移动电阻梯,直到最后一个抽头点达到10011Ω为止。注意,即使对于数据00,雨刮器也不会直接连接到B端子。

AD8400包含一个RDAC,AD8402包含两个独立的RDAC,AD8403包含四个独立的RDAC。确定wx和bx之间数字编程输出电阻的一般传输方程是

其中,D(十进制)是加载到8位RDAC锁存器中的数据,R是标称端到端电阻。

对电位计分压器编程

电压输出操作

数字电位器容易产生一个输出电压成比例的输入电压施加到一个给定的终端。

例如,将A端子连接到5 V,B端子连接到接地,在雨刮器处产生0 V至1 LSB小于5 V的输出电压。每个LSB等于施加在A到B端子上的电压除以电位计分压器的256位置分辨率。对于施加在A到B端子上的任何给定输入电压,定义输出电压相对于接地的一般方程式为:

数字电位器在分压器模式下的操作可使温度过高时的操作更加精确。这里,输出电压取决于内部电阻的比率,而不是绝对值;因此,温度漂移提高到15ppm/℃。在较低的雨刮器位置设置下,电位计分配器温度系数增加,因为cmos开关雨刮器电阻的贡献成为从b端子到雨刮器w的总电阻的可观部分。电位计tempco性能与代码设置的关系图见图17。

数字接口

AD8400/AD8402/AD8403包含标准的SPI兼容、3线串行输入控制接口。输入有时钟(CLK)、芯片选择(CS)和串行数据输入(SDI)。正边缘敏感CLK输入需要干净的转换,以避免将不正确的数据计时到串行输入寄存器中。为了获得最佳结果,使用比1v/μs更快的逻辑转换。标准逻辑系列工作良好。如果使用机械开关进行产品评估,则应使用触发器或其他合适的方法对其进行消噪。图46、47和48中的框图显示了内部数字,电路更详细。当CS处于低激活状态时,时钟将数据加载到每个正时钟边缘的10位串行寄存器中。

串行数据输出(SDO)管脚仅存在于AD8403上,而不存在于AD8400或AD8402上,它包含一个开漏N通道FET,需要一个上拉电阻器将数据传输到下一个封装的SDI管脚。上拉电阻器端接电压可以大于ad8403 sdo输出设备的vdd电源(但小于8v的最大vdd)。例如,AD8403可以在VDD=3.3 V下工作,下一个设备接口的上拉可以设置为5 V。这允许从单处理器串行数据线菊花链连接多个RDAC。当使用一个上拉电阻器连接到串联中下列设备的SDI引脚时,需要增加时钟周期。为了成功传输数据,必须考虑设备之间菊花链节点sdo到sdi的电容负载。当使用菊花链时,应将cs保持在低位,直到每个包的所有位都被记录到各自的串行寄存器中,并且地址和数据位位于正确的解码位置。

应用

数字电位器(RDAC)允许机械电位器的许多应用被固态解决方案所取代,该解决方案提供紧凑的尺寸和在恶劣环境中遇到的振动、冲击和开放接触问题的自由度。数字电位器的一个主要优点是它的可编程性。任何设置都可以保存在系统内存中供以后调用。

RDAC的两种主要配置的电位计分压器(基本3端应用)和变阻器(2端配置)连接。

必须保持在用于操作单电源AD8400/AD8402/AD8403的GND至V范围内。对于标准电位计分压器应用,可直接使用雨刮器输出。对于低电阻负载,用合适的轨对轨运放(如OP291或OP279)缓冲雨刮器。其次,对于交流信号和双极直流调节应用,通常需要虚拟接地。无论使用哪种方法创建虚拟接地,结果必须为所有连接的负载提供必要的汇和源电流,包括足够的旁路电容。图41显示了连接在可逆可编程增益放大器电路中的AD8402的一个信道。虚拟接地设置为2.5 V,这允许电路输出相对于虚拟接地跨越±2.5 V的范围。对于最大的输出摆幅,轨对轨放大器能力是必要的。当雨刮器从其中刻度复位位置(80)调整到A端子(代码FF)时,电路的电压增益以连续更大的增量增加?;蛘?,当向b端子(代码00)调整雨刮器时,信号变弱。图54中的曲线显示了电压增益(V/V)100:1范围内的雨刮器设置。注意0分贝(1伏/伏)左右的假对数增益的±10分贝。此电路主要用于0.14 V/V至4 V/V范围内的增益调整;超过此范围,阶跃尺寸变得非常大,并且驱动电路的电阻,可以成为增益方程中的重要项。

有源滤波器

状态变量有源滤波器是用于产生低通、高通或带通滤波器的标准电路之一。数字电位器允许滤波器输出的频率、增益和Q的完全可编程性。图55显示了使用2.5V虚拟接地的滤波器电路,该接地允许±2.5V输入和输出摆动。RDAC2和RDAC3分别设置LP、HP和BP截止频率和中心频率。这些可变电阻器应使用相同的数据(与组合电位器一样)进行编程,以保持最佳电路Q。图56显示了在带通输出处测量的滤波器响应,作为RDAC2和RDAC3设置的函数,该设置产生2 kHz至20 kHz的中心频率范围。带通输出处的滤波器增益响应如图57所示。在2 kHz的中心频率下,增益在由RDAC1确定的-20 dB到+20 dB范围内进行调整。电路Q由RDAC4调节。有关状态变量有源滤波器的更多详细读数,请参阅模拟设备的应用说明AN-318。

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