引言 数字电位器的可靠性远远高于机械电位器，能够轻松保证 50,000 次以上的可靠读写次数，而机械电位器的 重复调节次数只能达到几千次甚至几百次。数字电位器的分辨率为 32 级(5 位)至 256 级(8 位)或更高。对 于 LCD 对比度调节等动态范围要求不高的应用，选择较低分辨率的器件即可满足实际应用的要求。目前， 有些高分辨率的数字电位器已经成为音频等高保真应用的理想选择，能够提供高达 90dB 的动态调节范围。 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 1)。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1. 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)。 温度考虑 数字电位器的典型参数之一是温度系数(TC)，定义在额定的温度范围。绝大多数电位器需要定义两个不同 的 TC，一个是绝对端至端 TC，该参数代表了电阻随温度变化的绝对值，由下式计算： ΔR = RUNCOMP × TC × ΔT/106 

其中： RUNCOMP 是未经补偿的电阻值， TC 为温度系数， ΔT 为温度变化量。 例如，一个阻值为 20kΩ 的数字电位器，如果绝对 TC 为 35ppm，则在 50°C 温度变化范围内将会产生 35Ω (0.2%)的阻值变化。另外，20kΩ 端到端电阻的初始值可能变化比较明显，变化范围可能在 15kΩ 至 25kΩ。 这种情况下，对于一个 32 抽头的电位器，每级对应的电阻值(增量)可能在 470Ω 至 780Ω。这一变化量远 远高于绝对 TC 的偏差。 另一个典型 TC 时电阻比值 TC，电位器通常用作分压器，特别是在比例设计中，对于绝对电阻值变化(绝对 温度系数)的要求与比值变化相比并不严格。例如，5ppm 的比例 TC 能够在整个温度范围内获得非常稳定的 增益。 高分辨率应用 数字电位器用于可编程增益放大器(PGA)和仪表放大器(IA)时，对精度的要求通常高于标准调节电路(图 2)。 这些应用中一般要求在-40°C 至+85°C 范围内，分压比误差(精度)在 0.025%以内。 

图2. 利用运算放大器和数字电位器(下方IC)构成精密的可编程增益放大器。 结论 数字电位器与机械电位器相比具有众多优势，除了提高可靠性外，它们还占用更少的空间；由于降低了寄 生效应，数字电位器能够提供更好的电特性，并且不易受噪声的影响。 数字电位器能够在各种应用中替代 机械电位器，使设计人员和最终用户受益。