Електронні реостати та потенціометри з цифровим управлінням виконують функцію регулювання, аналогічну тій, що виконує звичайний потенціометр з механічним керуванням. Опір електронного регулятора змінюється дискретно (східчасто) при подачі тактового імпульсу на рахунковий вхід CLK мікросхеми, а збільшення або зменшення опору визначається рівнем сигналу на вході UP / DOWN.

Крім електронних аналогів багатопозиційних механічних перемикачів, призначених для комутації обмеженої кількості електричних ланцюгів, в останні роки з’явилися і електронні аналоги механічно керованих (змінних) опорів – електронні реостати та потенціометри. Ці прилади, на відміну від механічних аналогів, більш компактні, надійні, мають менший рівень власних шумів, допускають можливість одночасного дистанційного керування необмеженого числа регулювальних елементів.

У спрощеному вигляді електронні реостати та потенціометри містять набір (лінійку) послідовно з’єднаних резисторів, комутованих електронними КМОП-ключами. Ключі ці зазвичай управляються:

♦ або подаються ззовні цифровим кодом;

* Або формованим безпосередньо в мікросхемі залежно від тривалості подачі керуючого сигналу «вгору» або «вниз» на висновки управління, призначені для підключення до кнопок управління або до джерел зовнішніх керуючих сигналів «цифрового» рівня 1/0.

Примітка.

Особливістю цифрових електронних реостатов і потенціометрів є те, що зміна їх електричного опору здійснюється дискретно із заданим кроком по лінійному, логарифмическому чи іншого, заданому користувачем, закону. Кількість таких кроків зазвичай кратно двом, наприклад,? 2, 64, 128, 256 і т. Д. При відключенні / включенні живлення у’тановленний до

відключення на електронному потенціометрі рівень (положення середнього виводу) запам’ятовується.

Електронні потенціометри використовують в техніці зв’язку, телебаченні, персональних комп’ютерах, виробничої та побутової радіоелектронної апаратури. Такі потенціометри застосовують для вузлів електронної настройки, багатоканальної регулювання гучності / тембру звуковідтворювальної апаратури, в системах автоматичного регулювання посилення, перебудовуються багатоланкових фільтрах, схемах управління параметрами дисплеїв і т. д.

Примітка.

Застосування цифрових електронних потенціометрів і реостатів при їх роботі на змінному струмі обмежено областю робочих частот, в межах якої сигнал після проходження через такий регулятор послаблюється не більше ніж на 3 дБ. Крім того, оскільки до складу регуляторів входять нелінійні напівпровідникові елементи, підвищується рівень нелінійних спотворень. Цей рівень помітно зростає при зниженні напруги живлення мікросхеми регулятора. Якщо в складі електронного пристрою міститься кілька електронних потенціометрів і реостатів, негативні наслідки від їх спільного використання підсумовуються.

Рис. 24.3. Типова схема включення цифрового електронного потенціометра DS1669 з двокнопочні управлінням

Рис. 24.2. Типова схема включення цифрового електронного потенціометра DS 1669 з однокнопковий управлінням

Рис. 24.7. Розташування висновків мікросхеми DS1669:

RH – Верхній; Rw – Середній; R ^ – нижній висновок потенціометра; + V, -V – харчування; UC-вхід управління переміщенням вгору; DC – вниз

Цифрові електронні реостати та потенціометри фірми Dallas Semiconductor (DS) – Maxim, наприклад, DS1668 випускаються з інтерфейсом ручного управління (у вигляді кнопки) або у вигляді традиційної інтегральної мікросхеми – DS1669, рис. 24.1 [24.1]. Ці мікросхеми однотипні, мають 64 ступені зміни опору і випускаються в стандартних номіналах 10, 50 і 100 кОм.

Типові приклади управління електронними потенціометрами DS1669 за допомогою однієї або двох кнопок наведено на рис. 24.2 і рис. 24.3.

Наведу далі відомості по основних різновидів сучасних цифрових потенціометрів.

DS1267 – двоканальний лінійний цифровий потенціометр на номінал 10, 50 або 100 кОм. Має 256 позицій положення движка з керуванням по послідовному трипровідні інтерфейсу. Напруга живлення 5 (± 5) В.

DS1666 – цифровий потенціометр, призначений для пристроїв звуковідтворення. Він має логарифмічну шкалу і 128 точок позиціонування. Напруга живлення 5 В. Значення опорів резистивной матриці може бути 10, 50, 100 кОм. Загасання сигналу з амплітудою до 5 В на рівні -3 дБ на частотах 1,1; 0,2 і 0,1 МГц, відповідно.

DS1667 – являє собою здвоєний цифровий потенціометр. Мікросхема містить також два широкосмугових операційних підсилювача. Кожен потенціометр формується з 256 елементів, резистори можуть складатися, що дає можливість отримувати єдиний потенціометр на 512 елементів.

DS1802 – здвоєні потенціометри, забезпечують регулювання рівня гучності і / або тембру звукозапису в програвачах компакт-дисків, звукових платах (картах) та інших електронних пристроях. Ці потенціомеч ри мають логарифмічну характеристику регулювання опору. Весь діапазон в 45 кОм розбитий на 65 позицій з приростом кроку в 1 дБ. Для управління потенціометром (потенціометрами) від центрального процесора чи інших мікросхем використовують трехпро- водний послідовний інтерфейс. Потенціометрами можна управляти і за допомогою звичайних кнопок.

Крім перерахованих, відомі також мікросхеми цифрових потенціометрів:

DS1800 – здвоєний цифровий лінійний потенціометр на 128 позицій номіналом 50 кОм з керуванням по послідовному трипровідні інтерфейсу. Напруга живлення 3 (5) В.

DS1801 / DS1802 – здвоєний цифровий потенціометр на 64 позиції, з логарифмічною характеристикою, номіналом 50 кому з керуванням по послідовному трипровідні інтерфейсу. Напруга живлення 3 (5) В.

DS1803 – здвоєний лінійний цифровий потенціометр на 256 позицій, номіналом 10, 50 або 100 кОм з керуванням по послідовному двопровідному інтерфейсу. Напруга живлення 3 (5) В.

DS1804 – енергонезалежний лінійний цифровий потенціометр, який має 100 позиційних відводів, номіналом 10, 50 або 100 кОм. Напруга живлення 3 (5) В.

DS1805 – лінійний цифровий потенціометр на 256 позицій номіналом 10, 50 або 100 кОм з керуванням по послідовному двопровідному інтерфейсу. Напруга живлення 3 (5) В.

DS1806 – лінійний шестіканальний цифровий потенціометр на 64 позиції номіналом 10, 50 або 100 кОм з керуванням по послідовному трипровідні інтерфейсу. Напруга живлення 2,7-5,5 В.

DS1807 – здвоєний цифровий потенціометр на 64 позиції кожен, з логарифмічною характеристикою зміни опорів для регулювання рівня звукових сигналів. Працює з двухпроводним послідовним інтерфейсом. Програмно можна об’єднати два потенціометра в один. Напруга живлення 3 (5) В.

DS1808 – здвоєний логарифмический цифровий потенціометр на 32 позиції, номінал 45 кОм. Двопровідне управління. Напруга живлення +4,5; ± 13,2 В.

DS1809 – цифровий потенціометр на 64 позиції. Управління кнопками «вгору» / »вниз». Передбачена функція (авто) збереження встановленого рівня. Значення опорів резистивної матриці може бути 10, 50, 100 кОм. Загасання сигналу з амплітудою до 5 J5 на рівні -3 дБ на частотах 1,0; 0,2 і 0,1 МГц, відповідно. Напруга живлення + 4,5-5,5 В.

DS1844 – счетверенний лінійний потенціометр на 64 позиції з двухпроводним інтерфейсом номіналом 10, 50 або 100 кОм з двухпроводним інтерфейсом. Напруга живлення 2,7-5,5 В.

DS1845 – здвоєний лінійний потенціометр на 256 позицій з двухпроводним інтерфейсом. Напруга живлення 3 (5) В.

DS1847 і DS1848 – температурно-компенсовані подвійні лінійні цифрові потенціометри на 256 позицій номіналом 10 або 50 кОм. Напруга живлення + 3,0-5,5 В.

Крім перерахованих, відомі також цифрові потенціометри DS1854-DS1859, DS1866-DS1870, DS2890, DS3902, DS3903-DS3905, DS3930, DS4301 та ін., Відомості про яких можна почерпнути з довідкової літератури або на сайтах фірм-виробників. Відзначимо також в порядку зіставлення деякі цифрові потенціометри інших фірм [24.2-24.4].

МАХ5160 / МАХ5161 – лінійний цифровий потенціометр фірми ΜΑΧΙΜ-DALLAS на 32 позиції, номінали 50,100,200 кОм. Напруга живлення від 2,7 до 5,5 В. трипровідні інтерфейс.

МАХ5400-МАХ5405 – лінійні цифрові потенціометри на 256 позиції. Напруга живлення від 2,7 до 5,5 В.

МАХ5407 – цифровий потенціометр на 32 позиції з логарифмічною шкалою, номінал 20 ком. Область робочих частот до 500 кГц. Напруга живлення від 2,7 до 5,5 В.

МАХ5408-МАХ5411 – здвоєні цифрові потенціометри на 32 позиції з логарифмічною шкалою, номінал 10 ком. Напруга живлення ότ 2,7 до 3,6 В для МАХ5408, МАХ5409 і від 4,5 до 5,5 В для МАХ5410, МАХ5411.

МАХ5413-МАХ5415 – здвоєні лінійні цифрові потенціометри на 256 позицій, номінал, відповідно, 10, 50 і 100 кОм. Напруга живлення від 2,7 до 5,5 В.

Крім перерахованих в лінійці подібних виробів цієї фірми можна назвати мікросхеми МАХ5417-МАХ5439, МАХ5450-МАХ5457, МАХ5460-МАХ5468, МАХ5471-МАХ5472, МАХ5474-МАХ5475, МАХ5477-МАХ5479, МАХ5481-МАХ5484, МАХ5487- МАХ5492 та ін “кожна, з яких має індивідуальні відмінності і розвиває області застосування цифрових потенціометрів і способів їх управління.

Так, наприклад:

МАХ5471, МАХ5472, MAXS474, МАХ5475 – енергонезалежні 32-х позиційні лінійні цифрові потенціометри з послідовним трьохдротяним інтерфейсом. МАХ5471 / МАХ5474 мають опір 50 кОм, а МАХ5472 / МАХ5475 – 100 кОм. Напруга живлення від 2,7 до 5,25 В.

Згадаємо також для порівняння деякі цифрові потенціометри фірми Analog Device [24.3].

AD5200 / AD5201 – цифрові потенціометри номіналами 10,50 кОм на 256 і 33 позиції, відповідно.

AD5231 / AD5235 – цифрові потенціометри на 1024 позиції.

AD5232 – цифровий двоканальний потенціометр на 256 позицій.

AD5234 – цифровий двоканальний потенціометр на 64 позиції.

AD5291 / AD5292 – цифрові потенціометри на 256/1024 позиції на номінал 20,50,100 кОм.

AD7376 – цифровий потенціометр на 128 позицій на номінал 10, 50, 100, 1000 кОм.

AD8400 / AD8402 / AD8403 – 1, 2 або 4-х канальні цифрові потенціометри на 1,10,50 або 100 кОм, 256 позицій, з трьохдротяним інтерфейсом.

Цифрові програмовані потенціометри фірми ON Semiconductor САТ5270 і САТ5271 – двоканальні цифрові потенціометри на 50 і 100 кОм для точного налаштування з 256 ступенями регулювання та інтерфейсом 12С.

Цифрові програмовані потенціометри фірми Catalyst Semiconductor САТ5111 і САТ5113 [24.4] на 100 позицій при напрузі живлення 2,5-6,0 В споживають струм 0,1 мА.

Дещо інший принцип роботи в іншого керованого ззовні приладу – електронного атенюатора. Приклад практичної реалізації одного з них – МС3340 фірми Motorola наведено на рис. 24.4. Атенюатор дозволяє здійснювати дистанційне або безпосереднє управління коефіцієнтом передачі (ослаблення) сигналу до 80 дБ в смузі частот до 1 МГц. Напруга живлення атенюатора – 9-18 (20) В. Максимальна напруга вхідного сигналу – до 0,5 В.

Типова схема використання електронного атенюатора МС3340 наведена на рис. 24.5.

Примітка.

Особливе положення в ряду електрично регульованих пасивних елементів займає спеціалізована мікросхема МАХ1474с електрично перемикаючимися конденсаторамі- аналог мініатюрного конденсатора змінної ємності, рис. 24.6 [24.2].

Рис. 24.5. Типова схема включення електронного атенюатора МС3340

Рис. 24.4. Еквівалентна схема електронного атенюатора МС3340

Застосування такої мікросхеми замість традиційних варикапов або конденсаторів змінної ємності переважніше зважаючи ідентичності ємнісних параметрів мікросхеми, синхронності зміни ємності при одночасному використанні декількох аналогів керованих конденсаторів, кращої температурної стабільності.

Примітка.

Рис. 24.6. Схема електрично керованого конденсатора змінної ємності на м ікросхеме МАХ 1474

Можлива область застосування мікросхем з електрично перемикаючимися конденсаторамі- синхронна настройка коливальних контурів вхідних ланцюгів радіоприймальних пристроїв, фільтрів проміжної та іншої частоти.

Управління батареєю конденсаторів від вбудованої схеми управління дозволяє ступінчасто з мінімальним кроком в 0,22 пФ міняти в 32 ступені її ємність в межах від 6,4 до 13,3 пФ на виведенні СР щодо загального проводу при заземленому виведенні СМ.

Можлива експлуатація конденсаторної батареї при підключенні її через висновки СР і СМ зі зміною ємності в межах від 0,42 до 10,9 пФ з кроком 0,34 пФ. Температурний коефіцієнт ємності керованого конденсатора дорівнює 3,3 · 10 “5 1 / град.

Напруга живлення мікросхеми 2,7-5,5 В при споживаної струмі 10 мкА. Мікросхему можна застосовувати до частот в кілька сотень мегагерц. Так, еквівалентна добротність контуру порядку 100 на частотах нижче 20 МГц падає із зростанням частоти до 359 МГц в 10 разів.

Мікросхеми МАХ1474 можна застосовувати у вузлах електронної настройки, в ємнісних аттенюатором, в генераторах та інших радіоелектронних пристроях.

Шустов М. А., Схемотехніка. 500 пристроїв на аналогових мікросхемах. – СПб .: Наука і Техніка, 2013. -352 с.