如何計(jì)算數(shù)字電位計(jì)的游標(biāo)電壓

MAX5481/MAX5483數(shù)據(jù)資料提供了計(jì)算游標(biāo)電壓的復(fù)雜公式，力求非常精確。本應(yīng)用說(shuō)明解釋了該計(jì)算所涉及的問(wèn)題，并將該過(guò)程分解為更小的步驟。它還討論了確定最低有效位 （LSB） 的正確方法。

介紹

有時(shí)，在我們努力做到非常精確時(shí)，我們會(huì)讓事情看起來(lái)非常困難。MAX5481/MAX5482數(shù)字電位器的游標(biāo)電壓計(jì)算公式就是一個(gè)恰當(dāng)?shù)睦印?/p>

器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)（第12頁(yè)和第13頁(yè)）提供了以下計(jì)算游標(biāo)電壓（V在):

難怪人們被關(guān)掉了？我們只想知道游標(biāo)電壓。

這是什么FSE和ZSE的東西？我們?yōu)槭裁搓P(guān)心？

如果我們將它們分解為更小的步驟，這些公式就不那么令人生畏了。

我們將首先從FSE和ZSE開(kāi)始。數(shù)據(jù)手冊(cè)（第2頁(yè)）的“電氣特性”表表明FSE和ZSE分別是“滿(mǎn)量程誤差”和“零量程誤差”。從本質(zhì)上講，這些參數(shù)描述了電位計(jì)頂部和底部可能發(fā)生的殘余電阻。這也適用于機(jī)械電位計(jì)。

現(xiàn)在，當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)電路時(shí)，忘記FSE和ZSE——它們很小，無(wú)論如何我們都無(wú)法改變它們。

因此，我們可以簡(jiǎn)化等式1，它變成：

其中D是游標(biāo)電壓的一步。因此，一步是電位器頂部的電壓減去底部電壓除以1023。此值也是 1 LSB（最低有效位）。

為什么是 1023 而不是 1024？

圖 1 顯示了我們最終如何得到 1023 而不是 1024 背后的操作概念。請(qǐng)注意，如果有 8（0 到 7）步進(jìn)（開(kāi)關(guān)），則步長(zhǎng)之間少一個(gè)電壓（即只有 7 個(gè)電阻或 LSB）。零是我們免費(fèi)獲得的參考。

圖1.說(shuō)明步進(jìn)數(shù)與電阻數(shù)的關(guān)系。

為了便于說(shuō)明，假設(shè)電位計(jì)的底部為0.2V，電位計(jì)的頂部為2.2V，采用5V電源（圖2）。

我們知道MAX5482端到端為50kΩ。如果電位計(jì)兩端有2V電壓，則R2兩端需要有該電壓的十分之一。因此R2為5kΩ。因?yàn)槲覀冎离妷汉碗娮?，所以我們可以?jì)算電流。

R1將有5V負(fù)2.2V，兩端為我們2.8V。我們可以查看比率，而不是計(jì)算電流（因?yàn)槲覀兛梢栽谀X海中做到這一點(diǎn)）。如果2V等于50kΩ，則2.8V等于70kΩ（1kΩ的4.50倍）。

電位計(jì)兩端有2V電壓。除以 1023 表示每個(gè) LSB 為 0.001955V。

圖2.典型的電阻分壓器電路。

現(xiàn)在的雨刮器電壓

如果游標(biāo)電壓（Vin） 在 D 步長(zhǎng) 500，則 500 乘以 1 LSB 為 0.9775V 加上 R2 兩端的電壓 （0.2V），總共為 1.1775V。

現(xiàn)在回到公式2。

公式2簡(jiǎn)單地說(shuō)，VFSE和VZSE以1 LSB的電壓測(cè)量（FSE和ZSE以LSB為單位測(cè)量）。也就是說(shuō)，VH和VL之間的差除以1023——是的，數(shù)據(jù)手冊(cè)是錯(cuò)誤的。

從數(shù)據(jù)資料的“電氣特性”表中可以看出，MAX5482的FSE為-0.75 LSB。因此，-0.75 乘以 0.001955V（上面的 LSB 值）得到 -0.001466V。因此，VFSE 比 H 端子 2V 的標(biāo)稱(chēng)電壓低 0.001466V，換句話(huà)說(shuō)，即 1.9985V VFSE。

而且，ZSE 是 +1.45 LSB （+1.45 乘以 0.001955V），或比 L 端子的 0.2V 高 0.002835V。這為我們提供了總共 0.202835V VZSE。

機(jī)械電位計(jì)數(shù)據(jù)手冊(cè)有一個(gè)典型的規(guī)格，說(shuō)明游標(biāo)在電和旋轉(zhuǎn)度上可以接近旋轉(zhuǎn)的末端。這些規(guī)格相當(dāng)于數(shù)字電位計(jì)中的FSE和ZSE。

結(jié)論

本應(yīng)用筆記解釋了確定數(shù)字電位器游標(biāo)電壓所需的相關(guān)計(jì)算。通過(guò)將過(guò)程分解為更小的步驟，它為這些計(jì)算建立了更簡(jiǎn)單的方法：由于端點(diǎn)誤差（FSE和ZSE）僅為0.28%，因此公式3足以計(jì)算大多數(shù)應(yīng)用中的游標(biāo)電壓。

然而，我們忽略了一個(gè)誤差，在這個(gè)電路中可能大一百倍：電位計(jì)的±20%至±30%的端到端容差。

審核編輯：郭婷