帶運算放大器的數字電位器DS1667

1前言

　　DS1667內含兩個集成電路電位器，它可以通過計數法選擇電阻元件的辦法來調整，每個電位器由256個電阻元件組成，在每一個電阻段都有可連接到游標的抽頭。電阻陣列中游標的位置由一個8位寄存器來設定，該寄存器控制游標的輸出端連接在哪一個抽頭上。每一個8位寄存器通過一個3線串列口送出或接收數據位來進行讀/寫操作。另外，兩隻電位器串聯可組成一個512個電阻段的單一電位器。當兩個電位器分開使用時，DS1667的解析度等於電阻器的阻值除以256。當電位器串聯時，電阻器的阻值是原來的2倍，但解析度不變。DS1667中包含2個高增益寬頻運算放大器，每一個運算放大器各有一個同相和反相輸入端，一個輸出端，供用戶設計使用。運算放大器和電位器共同完成某些功能，如模/數轉換，數/模轉換、可變增益放大器、可變頻率振蕩器等等。

2引腳排列及說明

　　VCC＋5V電源

　　GND地

　　L0、L1電位器低端

　　DQ串口輸入/輸出端

　　H0、H1電位器高端

　　CLK串口時鐘輸入端

　　W0、W1電位器游標端

　　COUT級聯的串口輸出端

　　VB運算放大器的負電源端

　　NINV0、NINV1運算放大器同相輸入端

　　SOUT堆棧結構的游標輸出端

　　INV0、INV1運算放大器反相輸入端

　　RST串口複位輸入端

　　OUT0、OUT1運算放大器輸出端

3主要特點

　　這種數字電位器的主要特點如下：

　　·兩個用數字控制的256位電位器

　　·串口為兩隻電位器提供置位和讀出的方式

　　·兩隻電位器串聯起來可提供附加解析度

圖1DS1667的引腳排列

圖2原理框圖

　　·上電時游標的預設位置為電阻器阻值的1/2位置處

　　·電位器兩端點之間電阻元件的溫度補償可以達到±20％

　　·兩個高增益的寬頻運算放大器

　　·低功耗的CMOS設計

　　·應用模/數轉換和數/模轉換、可變頻率的振蕩器、可變增益的放大器等

　　·20引腳雙列直插（DIP）封裝，20引腳的SOIC表面貼裝

　　·工作溫度範圍：0℃～70℃

　　·電阻器的阻值電阻器的阻值解析度－3dB點

DS1667－1010Ω39Ω1.1MHz

DS1667－5050Ω195Ω200.0kHz

DS1667－100100Ω390Ω100.0kHz

4數字電位器部分的工作原理

　　DS1667數字電位器部分的原理框圖如圖2所示，由圖2可知，DS1667包含兩個電位器，每個電位器有各自的游標，它由一個包含在8位寄存器中的數值來設定。每一個電位器由256個阻值相等的電阻器組成，相互間以及和最末端電阻器之間是以抽頭連接的。

　　另外，電位器可以用串聯的形式堆積起來，也就是說，電位器0的高端連接到電位器1的低端，作為堆棧電位器，堆棧選擇位用來選擇哪個電位器的游標將出現在多路輸出端SOUT。如果0寫進堆棧多路輸出分配器，將連接游標0到SOUT引腳。這個游標將決定從堆棧電位器底部的256個抽頭中選擇哪一位。如果1被寫進堆棧多路輸出分配器，將選擇游標1，堆棧電位器上部的256個抽頭中的其中之一連接到SOUT引腳。

　　通過17位I/O移位寄存器，數據可以從游標0和游標1寄存器以及堆棧選擇位中讀出或寫入。I/O移位寄存器是3線串列口負載，而3線串列口由RST、DQ和CLK組成。它通過傳送17位數而修改數據。只有當RST輸入高電平時，才允許通過DQ引腳串列寫入數據。在RST端變為低電平以前，電位器總保持以前的數值不變。當RST變為低電平后，電位器的數值才會改變，當RST輸入為低電平時，DQ和CLK輸入不起作用。

　　當RST是高電平時，CLK輸入端由低到高轉變，有效數據被寫進I/O移位寄存器。無論時鐘輸入是高電平還是低電平，DQ引腳的輸入數據都可以改變，而只有滿足設置要求時DQ引腳的數值才被送入移位寄存器。數據寫入總是以堆棧選擇位的數值開始的。送入的下一個8位是規疾電位器1的游標設定數值，這8位數據的最高有效位首先送出，接下來的8位是規疾電位器0的游標的設定數值，首先送出的也是最高有效位。送入的第17位數據，是游標0設定的最低有效位。如果寫進的數據少於17位數，電位器設置的數值將是被寫進的數據加上以前未轉換的保留位。如果寫進的數據大於17位，最後的17位數據留在移位寄存器中。因此，如果送進的數據不是17位，將導致電位器設置不準確。

　　當多位數據被寫進移位寄存器時，以前的數據通過級聯串列口引腳COUT逐位移出，通過連接一個DS1667的COUT到另一個DS1667的DQ引腳，多個電位器能象鏈子一樣串接在一起，如圖3所示。 　　

圖3寫數據

圖4級聯多個器件

圖5讀數據

圖6可編程序的差動放大器

讀數據時，DQ引腳處於懸浮狀態。當RST保持低電平時，位17總是出現在COUT引腳，它通過電阻器反饋回DQ引腳（如圖4），該數據通過讀設備讀出。RST引腳變成高電平則啟動數據的傳送。CLK輸入端從低到高轉變時，位17被送進I/O移位寄存器的第一位，位16出現在COUT引腳和DQ引腳。當17位全部傳送完后，數據已完全移至初始位置。當RST變回低電平以結束數據傳送時，數據（類似於讀發生以前的數值）被送進游標0、游標1的寄存器和堆棧選擇位。

　　對於DS1667，每次加電應用時，電位器的游標設置在一半的位置，堆棧選擇位設置在零點。

5運算放大器

　　DS1667包含兩個理想運算放大器，它的工作電壓是5V或±5V（如圖1），內部電阻分壓器設定運算放大器的內部參考值是兩個供電電源的平均值，即（VDD＋VB）/2。為了得到最佳工作特性，選擇該值作為模擬地參考值。

6DS1667的參數

　　（1）極限工作條件

　　任意引腳相對地的電壓：－0.5V～7.0V

VB=5.5V時，電阻器引腳電壓：－5.5V～7.0V

　　VB的電壓：－5.5V～地

　　工作溫度：0℃～70℃

　　貯存溫度：－55℃～125℃

　　焊接溫度：260℃（10秒鐘）

　　（2）電位器的推薦DC工作條件

表1電位器的DC工作條件 參數 符號 最小值 典型值 最大值 單位 正極電壓 VCC ＋4.5 5.0 5.5 V 輸入邏輯1 VHI 2.0 　 VCC＋0.5 V 輸入邏輯0 VIL －0.5 　 ＋0.8 V 負極電壓 VB －5.5 　 GND V 電阻器輸入端 L、H、W VB－0.5 　 VCC＋0.5 V 　　（3）運算放大器的主要電氣特性