数字电位器与机械电位器技术性能大比拼

OFweek电子工程网 中字

  非易失

 

  有些应用要求数字电位器具备非易失存储功能,两种类型的器件(易失和非易失存储器)在市场上都很普及。非易失数字电位器更接近于机械电位器,它能够在不同的外部条件(是否有外部电源供电)下保持阻值。

  音频设备需要内部储存音量设置,设备重新上电时要求电位器保持相同的电阻值,即使在电源完全关闭的情况下。

  MAX5427/MAX5428/MAX5429系列数字电位器提供独特的编程功能。这些器件为具有一次性编程(OTP)存储器,将电位器抽头的上电复位(POR)位置设置在用户定义的数值(抽头位置保持可调,但重新上电后始终返回到固定的设置位置)。此外,OTP还可以禁止接口通信,将抽头锁存到所要求的固定位置,避免进一步的调节。这种情况下,器件成为一个固定比值的电阻分压器,而非电位器。

 

  音频设计考虑

 

  电位器具有对数抽头和线性抽头,高保真音频设备的音量调节一般选用对数电位器,因为考虑到人耳的非线性滤波特性,对数抽头可以获得线性音量调节。目前,高集成度数字电位器可以在单芯片内集成六路独立的电位器,以支持多声道音频系统,例如:立体声、杜比环绕立体声系统。

  音频应用中,特别是在数字电位器调节分辨率较低(32级)时,需要特别注意抽头级间变化过程。如果抽头不是在0V时发生变化,音频系统会产生喀嗒声和噼噗声(图6)。幸运的是,新一代数字电位器具有所谓的过零检测功能,能够在抽头跳变时降低音频噪声。内部过零和超时检测电路确保抽头在检测到过零(0V)信号或经过50ms延时(具体取决于首先发生的条件)后跳变。

 

  

  图6. 在0V电平切换时,音频喀嗒声和噼噗声的影响

 

  除了上述数字电位器中的模拟电路外,每个数字电位器还包含一个数字接口。绝大多数电位器可通过传统的I²C或SPI™编程,有些则提供便利的上/下调节接口。

 

  性能改善

 

  与机械电位器相比,数字电位器还具备另一优势。数字电位器的调节抽头直接安装在电路板的信号通路,利用电子调节避免了复杂、昂贵的机械调节装置。数字电位器改善了噪声抑制指标,消除了机械电位器接口电缆的拾取噪声。

  传统的数字电位器可直接替代机械电位器,具有相同的工作方式,无需过多的说明。但是,在一些特殊应用中,例如:低成本立体声音量控制,需要一些附加说明。对于音频这一特殊应用,一般要求工作在较宽的电压范围,以支持较宽的音频信号范围。一般选择对数抽头,抽头级数增加时,衰减分贝数随之增大,非常适合人耳的频响特性。有些器件具有静音功能,提供更大的衰减(例如:30dB)。

 

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