Potenciômetro digital - Digital potentiometer
Um potenciômetro digital (também chamado de conversor digital-analógico resistivo ou informalmente digipot ) é um componente eletrônico controlado digitalmente que imita as funções analógicas de um potenciômetro . É freqüentemente usado para cortar e dimensionar sinais analógicos por microcontroladores .
Projeto
Um potenciômetro digital é construído a partir de um circuito integrado de escada de resistor ou de um conversor digital para analógico, embora a construção de uma escada de resistor seja a mais comum. Cada degrau na escada do resistor tem sua própria chave, que pode conectar essa etapa ao terminal de saída do potenciômetro. O degrau selecionado na escada determina a relação de resistência do potenciômetro digital. O número de etapas é normalmente indicado com um valor de bit, por exemplo, 8 bits equivalem a 256 etapas; 8 bits é o mais comum, mas resoluções entre 5 e 10 bits (32 a 1024 etapas) estão disponíveis. Um potenciômetro digital usa protocolos digitais como I²C ou Barramento de Interface Periférica Serial para sinalização; alguns usam protocolos up / down mais simples. Alguns usos típicos de potenciômetros digitais são em circuitos que requerem controle de ganho de amplificadores (frequentemente amplificadores de instrumentação ), balanceamento de áudio de pequeno sinal e ajuste de deslocamento.
A maioria dos potenciômetros digitais usa apenas memória volátil, o que significa que eles esquecem sua posição quando são desligados (ao ligar, eles relatam um valor padrão, geralmente seu valor de ponto médio) - quando estes são usados, sua última posição pode ser armazenada pelo microcontrolador ou FPGA com o qual eles têm interface. Alguns digipots incluem seu próprio armazenamento não volátil, de modo que a leitura padrão na inicialização será a mesma que mostrava antes de serem desligados.
Limitações
Embora bastante semelhantes aos potenciômetros normais, os potenciômetros digitais são restringidos pelo limite de corrente na faixa de dezenas de miliamperes. Além disso, a maioria dos potenciômetros digitais limita a faixa de tensão nos dois terminais de entrada (do resistor) à faixa de alimentação digital (0–5 VCC), portanto, circuitos adicionais são necessários para substituir um potenciômetro convencional. Além disso, em vez do controle aparentemente contínuo que pode ser obtido a partir de um potenciômetro resistivo multivoltas, os potenciômetros digitais têm etapas discretas na resistência. (Esquemático necessário)
Outra restrição é que muitas vezes é necessária uma lógica especial para verificar o cruzamento de zero de um sinal CA analógico para permitir que o valor da resistência seja alterado sem causar um clique audível na saída dos amplificadores de áudio. (Esquemático necessário)
Os potenciômetros digitais voláteis também diferem dos eletromecânicos porque, ao ligar, a resistência assumirá (possivelmente) um valor diferente após um ciclo de energia. Da mesma forma, sua resistência só é válida quando a tensão de alimentação CC correta está presente. Quando a tensão é removida, a resistência entre os dois pontos finais e o limpador (nominal) são indefinidos. Em um circuito amplificador operacional, a impedância de estado desligado de um potenciômetro real pode ajudar a estabilizar o ponto operacional DC do circuito durante o estágio de inicialização. Este pode não ser o caso quando um potenciômetro digital é usado.
Ambos os potenciômetros eletromecânicos e digitais geralmente têm tolerâncias pobres (normalmente ± 20%), coeficientes de temperatura pobres (muitas centenas de ppm por grau C) e uma resistência de parada que é tipicamente cerca de 0,5-1% da resistência de escala total. Observe que a resistência de parada é a resistência residual quando o terminal para a resistência do limpador é definido para o valor mínimo.
Um DAC multiplicador usado como potenciômetro digital pode eliminar a maioria dessas limitações. Normalmente, uma amplitude de sinal de + 15 V a -15 V é possível, com controle de 16 bits, ou seja, 65535 pontos de ajuste discretos, e o desvio e a não linearidade são desprezíveis. No entanto, um DAC deve ser inicializado cada vez que o sistema é ligado, o que normalmente é feito por software em um microcontrolador embutido. Um DAC multiplicador não pode ser usado diretamente como um reostato (conexão de 2 fios), mas nesse modo um digipot tem um desempenho ruim de qualquer maneira, devido ao seu coeficiente de temperatura e tolerância de resistência.