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デジタルポテンショメータ（抵抗型デジタル-アナログ変換器[1]、非公式にはデジポットとも呼ばれる）は、ポテンショメータのアナログ機能を模倣したデジタル制御の電子部品です。マイクロコントローラによるアナログ信号のトリミングやスケーリングによく使用されます。
デザイン
デジタルポテンショメータは、抵抗ラダー 集積回路またはデジタル-アナログ変換器から構築されますが、抵抗ラダー構造の方が一般的です。[要出典]抵抗ラダーの各ステップには、このステップをポテンショメータの出力端子に接続できる独自のスイッチがあります。ラダー上の選択されたステップによって、デジタルポテンショメータの抵抗比が決まります。ステップ数は通常、ビット値で示されます。たとえば、8 ビットは 256 ステップに相当します。8 ビットが最も一般的ですが、5 ビットから 10 ビット (32 ビットから 1024 ビット) の解像度も利用できます。[2]デジタルポテンショメータは、信号送信にI²Cやシリアル周辺機器インターフェイスバスなどのプロトコルを使用しますが、より単純なアップ/ダウンプロトコルを使用するものもあります。デジタルポテンショメータの一般的な用途は、アンプ (多くの場合は計装アンプ)のゲイン制御、小信号オーディオバランス、およびオフセット調整が必要な回路です。
抵抗器の材料は通常、ポリシリコンまたは薄膜です。[3]
ほとんどのデジタルポテンショメータは揮発性メモリのみを使用しているため、電源を切ると位置が忘れられます（電源投入時にはデフォルト値、多くの場合は中間値が報告されます）。これらのポテンショメータを使用する場合、インタフェースされているマイクロコントローラまたはFPGAによって最後の位置が保存される場合があります。一部のデジポットには独自の不揮発性ストレージが含まれているため、[4]電源投入時のデフォルトの読み取り値は、電源を切る前に表示されていた値と同じになります。[5]
制限事項
通常のポテンショメータと非常によく似ていますが、デジタルポテンショメータは数十ミリアンペアの範囲で電流制限によって制約されます。また、ほとんどのデジタルポテンショメータは、2つの入力端子（抵抗器）の電圧範囲をデジタル電源範囲（例：0～5 VDC）に制限するため、従来のポテンショメータを置き換えるには追加の回路が必要になる場合があります（ただし、別々のデュアル電源アナログ電圧を備えたデジタルポテンショメータも利用できます）。[6]さらに、マルチターン抵抗ポテンショメータから得られる一見連続的な制御の代わりに、デジタルポテンショメータは抵抗に離散的なステップがあります。
もう 1 つの制約は、オーディオ アンプの出力でクリック音を発生させずに抵抗値を変更できるように、アナログ AC 信号のゼロ交差をチェックするための特別なロジックが必要になることが多いことです。(回路図が必要)
揮発性デジタルポテンショメータは、電源投入時に抵抗が（おそらく）電源サイクル後に異なる値にデフォルト設定されるという点でも電気機械式ポテンショメータとは異なります。同様に、その抵抗は正しい DC 電源電圧が存在する場合にのみ有効です。電圧が除去されると、2 つのエンドポイントと（公称）ワイパー間の抵抗は未定義になります。オペアンプ回路では、実際のポテンショメータのオフ状態インピーダンスは、電源投入段階で回路の DC 動作ポイントを安定させるのに役立ちます。デジタルポテンショメータを使用する場合は、これが当てはまらない場合があります。
電気機械式ポテンショメータとデジタルポテンショメータはどちらも、一般的に許容誤差が小さく（通常±20%）、 [ 7 ]温度係数が小さく（1℃あたり数百ppmまで）、[8]ストップ抵抗が通常フルスケール抵抗の約0.5～1%である。ストップ抵抗は、端子からワイパーまでの抵抗が最小値に設定されているときの残留抵抗であることに注意してください。[要出典]
デジタルポテンショメータの場合、抵抗は供給電圧に依存する可能性がある。[7]
デジタルポテンショメータは、デバイス内の寄生容量により帯域幅が制限されます。エンドツーエンドの抵抗が低い部品は、通常、帯域幅が広くなります。
デジタルポテンショメータの 伝送ゲート/スイッチング要素は高調波歪みを引き起こします。
乗算型DACをデジタルポテンショメータとして使用すると、これらの制限のほとんどを解消できます。[9]通常、+15Vから-15Vの信号範囲が可能で、16ビット制御、つまり65535の離散設定ポイントがあり、ドリフトと非線形性は無視できます。ただし、DACはシステムの電源を入れるたびに初期化する必要があり、これは通常、組み込みマイクロコントローラのソフトウェアによって行われます。乗算型DACはレオスタット（2線接続）として直接使用することはできませんが、そのモードでは、温度係数と抵抗許容差のために、デジポットのパフォーマンスは低下します。[要出典]
アプリケーション
- LCDコントラスト/明るさ
- センサーの校正
- デジタルボリュームコントロール
- プログラム可能なコンパレータ
- プログラム可能なローパス/ハイパスフィルター
代替案
参照
参考文献
- ^ 「デジタルポテンショメータ - よくある質問」。Analog Devices。2011年9月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「デジタルポテンショメータ ファミリ選択ガイド」。AD5207 - 2 チャンネル 256 ポジション デジタルポテンショメータ - データシート(PDF) (技術レポート)。Analog Devices。
- ^ 「デジタルポテンショメータ - 使用場所と使用方法 - 教育」アナログ・デバイセズ2014年10月3日2023年5月14日閲覧。
- ^ 「DS1855デュアル不揮発性デジタルポテンショメータとセキュアメモリ」。アナログ・デバイセズ。2001年10月5日。 2023年5月14日閲覧。
- ^ 「デュアル不揮発性デジタルポテンショメータとセキュアメモリ」（PDF） . analog.com . 2023年5月14日閲覧。
- ^ 「7/8ビットシングル、+36V（±18V）デジタルPOT、SPIシリアルインターフェースおよび揮発性メモリ付き」（PDF）。マイクロチップ。 2023年5月14日閲覧。
- ^ ab 「デジタルポテンショメータ抵抗器のバリエーションを理解する」（PDF）。マイクロチップ。 2023年5月14日閲覧。
- ^ ab 「DS1845/DS1855温度係数解析」アナログ・デバイセズ、2002年6月7日。 2023年5月14日閲覧。
- ^ 「DACの乗算によりプログラム可能な抵抗器が実現」EDN 1999年6月24日2023年5月14日閲覧。
外部リンク
- デジタルポテンショメータ - 抵抗器ガイド
- Intersil デジタル制御ポテンショメータ (XDCP) を使用した設計