数字电位器的优缺点及性能对比

【导读】几十年来，机械式电位计一直用在从电路微调到音量控制的各种应用中。然而，机械式电位计有其局限性：滑臂可能会磨损，容易受潮，也有可能被意外移出设定位置。此外，随着全球数字化转型，设计者需要一种替代方案，以满足更精确的控制和高可靠性要求，以及能够灵活地通过固件进行远程调节。

数字式电位器 IC 通常被称为数字电位器，是连通数字和模拟电阻世界的桥梁，让上述问题迎刃而解。作为一种兼容微控制器的全电子器件，数字电位器可通过处理器和软件来控制、设置和改变其电阻值或分压比。

数字电位器与机械式电位器相比具有许多优势，例如，具有更低的系统成本、能够改善系统的可靠性以及提高系统的灵活性等。本文介绍了使用数字电位器的优、缺点，并对两者进行了性能对比。

机械式电位器(电位计)是可变电阻，长期用来调节系统的失调和增益、设置LCD的对比度电压、调节电源电压 – 这些只是众多应用中的少数几种。目前，利用螺丝刀进行模拟调节的方式正逐步被淘汰，这种方式的成本较高，而且存在人为误差。针对当前市场，用数字电位器替代机械式电位器将会为产品带来极大的竞争力。数字电位器能够提高产品的可靠性，另外，由于消除了高成本、存在一定问题的手工调节，简化了生产流程。可以很容易地降低产品成本，提高装配速度。通常情况下，用数字电位器替代机械式电位器，可以得到完美的解决方案，但在考察系统是否适合这种升级时需要注意几个方面的问题。

（1）分辨率

机械式电位器的分辨率从理论上讲是无限的，但实际效果则取决于调节人员的熟练程度。具体的熟练程度因人而异，不同时间也会得到不同结果，有时实际得到的分辨率会很低。调节一个“1圈”的电位器时很容易产生抖动，而“10圈”的电位器则会减少抖动。

数字电位器无法提供无限的分辨率，但是，对以给定的应用，如果选择分辨率足够高的数字电位器，则可表现出近似连续的性能。另外，数字电位器所提供的分辨率是经过指标测试的，非常可靠，而且是有保证的。

（2）限制

机械式电位器，滑动端连接在一个电阻元件上，当它沿着元件的长度移动时阻值发生变化。为了确保设备可靠工作，滑动端在产品有效期内必须保持与电阻元件的良好接触。机械式电位器在密封的封装内可以为滑动端提供良好的保护，但这无疑提高了产品的成本。另外，这种机械式连接从本质上容易受振动、冲击、湿度和压力等因素的影响。

数字电位器能够提供高可靠性、高品质的解决方案。当然，这种方案在实际应用中也会存在一定的限制。

数字电位器的抽头和端点受限于电源电压的摆幅，有些设计可能采用2.7V至5.5V电源供电，而有些设计则采用±15V供电。任何情况下，端点电压必须保持在IC的工作电压范围以内。在改变设计时须注意确保端点电压不超出电源电压的范围，必要时也可以使用简单的电阻分压器。

数字电位器有易失和非易失两种，对于易失电位器，一旦器件掉电，电位器的调节位置将丢失。这时，有可能需要使用外部EEPROM、闪存或其他类型的非易失存储器。非易失数字电位器芯片内包含了这种存储器，一般为EEPROM，在断电时用于存储电位器的设置。

此外，数字电位器需要在加电条件下进行调节和工作，没有加电的情况下不具备电阻功能。

比较机械式电位器与数字电位器的成本时，需综合考虑实际使用成本。如果考虑到安装成本、与物力调节有关的操作以及潜在的保修成本，数字电位器不愧为一种低成本的解决方案。在需要多个数字电位器的场合，成本还会进一步降低。

结论

数字电位器是一种数字设置的 IC，在许多系统结构和电路设计中取代了经典的机电式电位器。数字电位器不仅减少了产品尺寸和因意外移动而出错的可能性，而且还增加了与处理器的兼容性，从而增加了软件的兼容性，还具有更高的精度和分辨率（如果需要）以及其他的有用功能。

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