數(shù)字電位器AD5160測(cè)試程序

　　AD5160工作原理

　　AD5160是一款256位、數(shù)字控制可變電阻（VR）器件。上電期間，內(nèi)部上電預(yù)設(shè)將游標(biāo)置于中間電平，簡(jiǎn)化了上電時(shí)的故障狀況恢復(fù)。

　　1、可變電阻器編程

　　可變電阻器操作

　　A端和B端間RDAC的標(biāo)稱(chēng)電阻可以為5kΩ、10kΩ、50kΩ和100kΩ。在訂購(gòu)指南部分列出的型號(hào)數(shù)字中，最后二到三位表示標(biāo)稱(chēng)電阻值；例如，在型號(hào)AD5160BRJZ10中，10代表10kΩ；AD5160BRJZ50中，50代表50kΩ?？勺冸娮璧臉?biāo)稱(chēng)電阻（RAB）有256個(gè)觸點(diǎn)，通過(guò)游標(biāo)端和B端觸點(diǎn)訪問(wèn)。RDAC鎖存器中的8位數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)解碼，用于選擇256種可能的設(shè)置之一。

　　假設(shè)使用一個(gè)10kΩ器件，對(duì)于數(shù)據(jù)0x00，游標(biāo)的首個(gè)連接從B端開(kāi)始。由于存在一個(gè)60Ω游標(biāo)接觸電阻，這種連接導(dǎo)致W端和B端之間至少有60Ω電阻。

　　第二個(gè)連接是第一個(gè)抽頭點(diǎn)，數(shù)據(jù)0x01對(duì)應(yīng)電阻為99Ω（RWB=RAB/256+RW=39Ω+60Ω）。

　　第三個(gè)連接是下一個(gè)抽頭點(diǎn)，數(shù)據(jù)0x02對(duì)應(yīng)電阻為138Ω（2×39Ω+60Ω），以此類(lèi)推。隨著每個(gè)LSB數(shù)據(jù)值的增加，游標(biāo)沿電阻梯向上移動(dòng)，直至到達(dá)最終抽頭點(diǎn)位置，此時(shí)電阻達(dá)9961Ω（RAB?1LSB+RW）。圖39給出了一個(gè)簡(jiǎn)化的等效RDAC電路框圖，該圖中最后那個(gè)電阻串未被訪問(wèn)；因此，滿(mǎn)量程時(shí)除了游標(biāo)電阻，比標(biāo)稱(chēng)電阻還要小1LSB。

　　確定W端和B端間的數(shù)字編程輸出電阻的通用公式是

　　其中：

　　D為載入8位RDAC寄存器的二進(jìn)制代碼的十進(jìn)制等效值。

　　RAB是端到端電阻。

　　RW是內(nèi)部開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻所分配的游標(biāo)電阻。

　　總之，如果RAB=10kΩ且A端處于開(kāi)路狀態(tài)，那么下列輸出電阻RWB為所示的RDAC鎖存器代碼而設(shè)置。

　　請(qǐng)注意：在零電平條件下，存在60Ω的有限游標(biāo)電阻。注意，此狀態(tài)下要限制端W和端B的電流流動(dòng)，最大脈沖電流不能超過(guò)20mA。否則，內(nèi)部開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)會(huì)下降或可能毀壞。

　　與機(jī)械電位計(jì)相似，游標(biāo)W和A端間RDAC電阻也產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字可控互補(bǔ)電阻（RWA）。這些端子使用過(guò)程中，B端可以斷開(kāi)。RWA電阻值設(shè)置從最大電阻值開(kāi)始，隨著鎖存器所加載的數(shù)據(jù)值增加而降低。此操作的通用公式是

　　如果RAB=10kΩ且B端處于開(kāi)路狀態(tài)，則下列輸出電阻RWA為所示的RDAC鎖存器代碼而設(shè)置。

　　典型器件間匹配依進(jìn)程而定，變化幅度可高達(dá)±30％。由于電阻元件經(jīng)薄膜技術(shù)處理，RAB溫度系數(shù)為45ppm/°C，變化非常小。

　　2、電位計(jì)分壓器編程

　　電壓輸出操作

　　在游標(biāo)與B端和游標(biāo)與A端之間，數(shù)字電位計(jì)可輕松用作分壓器，與A端與B端間輸入電壓成正比。VDD到GND必須為正極，而A-B、W-A和W-B的電壓可以為任一極性。如果忽略游標(biāo)電阻作用，取近似效果，那么A端接至5V和B端接至地后，游標(biāo)與B端產(chǎn)生輸出電壓，從0V開(kāi)始至5V以下1LSB。電壓每個(gè)LSB等于經(jīng)過(guò)256位電位分壓器分壓的A端與B端間的電壓。針對(duì)A端和B端間施加的任何有效輸入電壓，VW處相對(duì)于地的輸出電壓定義為

　　在分壓器模式下使用數(shù)字電位計(jì)，可提高整個(gè)溫度范圍內(nèi)的操作精度。與可變電阻模式不同，輸出電壓主要取決于內(nèi)部電阻之比（RWA與RWB），而不是絕對(duì)值。因此，溫度漂移降到15PPM/°C。

　　SPI兼容型三線式串行總線

　　AD5160內(nèi)置三線式SPI兼容型數(shù)字接口（SDI、CS和CLK）。8位串行字必須以MSB優(yōu)先方式加載。字格式如表6所示。正邊沿敏感CLK輸入需要干凈的躍遷以避免將錯(cuò)誤數(shù)據(jù)輸入串行輸入寄存器。標(biāo)準(zhǔn)邏輯系列性能表現(xiàn)良好。若產(chǎn)品評(píng)估中需要用到機(jī)械開(kāi)關(guān)，可采用觸發(fā)器或其他合適的手段去抖。當(dāng)CS為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)在每個(gè)正時(shí)鐘沿讀入串行寄存器（見(jiàn)圖37）。

　　有效時(shí)序要求取決于規(guī)格表內(nèi)的數(shù)據(jù)建立時(shí)間和數(shù)據(jù)保持時(shí)間。當(dāng)CS線路回到邏輯高電平時(shí)，AD5160使用傳輸?shù)絻?nèi)部RDAC寄存器的8位串行輸入數(shù)據(jù)寄存器字。多余的MSB位被忽略。

　　4、ESD保護(hù)

　　如圖40和41所示，所有數(shù)字輸入均受到串聯(lián)輸入電阻和并聯(lián)齊納ESD結(jié)構(gòu)保護(hù)。這也適用于數(shù)字輸入引腳SDI、CLK和CS。

　　5、上電順序

　　因?yàn)镋SD保護(hù)二極管限制了A端、B端和W端的順從電壓，所以給A端、B端和W端施加任何電壓之前必須給VDD/GND供電；否則，二極管發(fā)生正向偏置，以致VDD意外上電，可能會(huì)影響用戶(hù)電路的其他方面。理想的上電順序如下：GND，VDD，數(shù)字輸入，然后是VA/B/W。只要在VDD/GND之后上電，VA、VB和VW和數(shù)字輸入的上電順序就無(wú)關(guān)緊要。

　　6、布局和電源旁路

　　采用緊湊、最小引線長(zhǎng)度的布局設(shè)計(jì)是很好的做法。這樣可盡量做到直接輸入，實(shí)現(xiàn)最小導(dǎo)線長(zhǎng)度。接地路徑應(yīng)具有低電阻、低電感。

　　同樣，采用優(yōu)質(zhì)電容將電源旁路達(dá)到最佳穩(wěn)定性也是最佳做法。可采用0.01μF至0.1μF的盤(pán)式或片式陶瓷電容實(shí)現(xiàn)器件電源旁路。為了盡可能減少瞬態(tài)干擾，并濾除低頻紋波，電源處應(yīng)運(yùn)用低ESR1μF至10μF鉭或電解電容（見(jiàn)圖42）。若要盡可能降低接地反彈，可在單點(diǎn)處遠(yuǎn)程連接數(shù)字地和模擬地。