应用笔记 4290

比例电路设计消除数字电位器的25%误差影响


摘要 : 本应用笔记讨论了在使用数字电位器与其它电阻串联构成分压网络时,如何消除电压的变化。

概述

机械式电位器和数字电位器都存在不确定的端到端公差,Maxim的数字电位器端到端阻值误差典型值为20%至30%。数字电位器与其它电阻串联构成分压网络时,这个阻值的偏差可能引发一些问题,造成电压的变化量超出容许的误差范围。

本应用笔记讨论了一种比例电路设计方法,把电阻偏差转换成可接受的电流变化量,可有效消除电压的变化。在此处给出的电路中,电压输出取决于电位器的比值,设计中也可以很好地控制温度系数。

比例电路设计

该设计所面临的直接问题是:3%的误差可能导致电压在3V至4.5V之间变化。利用图1所示框图,可进行基本计算。数字电位器是50kΩ (25%容差),R1为16.5K (1%),R2为100K (1%)。电位器端到端电阻25%的容差是设计中的最大误差源。

图1. 基本框图
图1. 基本框图

现在考虑用不同的抽头电阻进行相同计算,如果电位器是37.5kΩ,顶端电压为4.46V,低端为3.25V;如果电位器为62.5kΩ,则顶端电压为4.54V,低端电压为2.79V。此电路中,由于电位器端到端阻值偏差较大,不能采用这种基本架构解决电压变化问题。

图2电路只是利用电位器的电阻比进行分压。

图2. 用两个电压基准替代设计
图2. 用两个电压基准替代设计

电路中引入两个电压基准,使误差和温度系数得到控制,数字电位器的端到端绝对偏差会改变回路电流,但不影响电压。输出电压按比例变化,取决于电位器抽头位置的电阻比。

两个基准都通过反馈控制输出电压,R2 (25K至50K)确定两个基准的源出电流。Maxim数字电位器的数据手册中都会讨论旁路电容,可根据布板情况增加电容。

可根据具体应用确定系统需求,数据手册中给出了数字电位器的温度系数,也会提供电位器的噪声规范,可从网站找到Maxim完整的数字电位器电压基准器件列表。