AD7376数字电位器的中文资料

　　特征
　　128个位置；10 kΩ， 50 kΩ， 100 kΩ；20 V至30 V单电源操作±10 V至±15 V双电源操作；3线SPI®兼容串行接口THD 0.006%典型可编程预设；断电：小于1微安；iCMOS™工艺技术。
　　应用
　　高压DAC；可编程电源；可编程增益和偏移调整；可编程滤波器，延迟；执行器控制；音频音量控制；机械电位计的更换。
　　一般说明
　　AD7376是市场上为数不多的高电压、高性能数字电位器2之一。该器件可用作可编程电阻或电阻分压器。AD7376具有与机械电位器、可变电阻器和微调器相同的电子调节功能，具有增强的分辨率、固态可靠性和可编程性。通过数字控制而不是手动控制，AD736提供了布局灵活性，并允许闭环动态可控性。
　　AD7376在关机时具有睡眠模式可编程性，可用于在设备激活前对预设进行编程，从而为昂贵的EEPROM解决方案提供替代方案。
　　AD7376有14线TSSOP和16线宽体SOIC封装，可选10 kΩ、50 kΩ和100 kΩ。所有部件都保证在-40°C至+85°C的扩展工业温度范围内工作。
　　
　　典型性能特征
　　
　　操作理论
　　可变电阻编程
　　变阻器操作
　　当只有两个端子用作可变电阻器时，该部件在变阻器模式下工作。未使用的终端可以保持浮动或绑定到W终端，如图24所示。
　　
　　端子A和B之间的标称电阻RAB有10 kΩ、50 kΩ和100 kΩ，公差为±30%，并有128个分接点可通过雨刮器端子接入。对RDAC锁存器中的7位数据进行解码，以选择128个可能设置中的一个。图25显示了一个简化的RDAC结构。
　　
　　确定W和B端子之间的数字程控输出电阻的一般公式是：
　　
　　其中：D是从0到127的7位RDAC寄存器中加载的二进制代码的十进制等效值。RAB是端到端的阻力。RW是由内部开关的导通电阻产生的雨刮器电阻。
　　AD7376雨刮器开关采用传输门CMOS拓扑结构，门电压由VDD导出。每个开关的导通电阻RW是VDD和温度的函数（见图13）。与RAB的温度系数相反，雨刮器电阻的温度系数明显更高，因为雨刮器电阻每100°增加一倍。因此，用户必须考虑RW对期望阻力的贡献。另一方面，每个开关的导通电阻对抽头电位不敏感，在120Ω时保持相对平坦，在15 V的VDD和25°C的温度下是典型的。
　　假设使用10 kΩ部件，则雨刮器的第一个连接从编程代码0x00的B端子开始，其中SWB闭合。因此，端子W和B之间的最小电阻一般为120Ω。第二个连接是第一个抽头点，对应于198Ω（RWB=1/128×RAB+RW=78Ω+120Ω），用于编程代码0x01，依此类推。
　　每增加一个LSB数据值，雨刮器向上移动电阻梯，直到最后一个抽头点达到10042Ω（RAB–1 LSB+RW）。不管该部件工作于哪一个设置，都应该注意限制在A和B、W和A、W和B端子之间传导的电流到最大5毫安的直流电流和最大的20毫安的脉冲电流。否则，可能会导致内部开关触点退化或损坏。与机械电位器类似，W和A端子之间的RDAC的电阻也产生数字控制的互补电阻RWA。
　　使用这些端子时，可以打开B端子。设置RWA的电阻值开始于电阻的最大值，并且随着加载到锁存器中的数据的值增加而减小。此操作的一般方程式为：
　　
　　对电位计分压器编程
　　电压输出操作
　　数字电位器很容易在雨刮器W到端子B和雨刮器W到端子a处产生与端子a到端子B处的输入电压成比例的分压器。与VDD到接地的极性（必须为正）不同，在端子a到端子B、雨刮器W到端子a和雨刮器W到端子B之间的电压可以是极性。
　　
　　如果忽略擦拭器阻力的影响以达到近似目的，将端子A连接到30 V，将端子B连接到接地，在刮水器W到端子B处产生小于30 V的0 V到1 LSB的输出电压。每个LSB的电压等于施加在端子A和B上的电压除以电位计分压器的128个位置。对于施加在端子A和B上的任何有效输入电压，定义VW相对于接地的输出电压的一般方程式为：
　　
　　更精确的计算包括雨刮器阻力V的影响，
　　
　　数字电位器在分压器模式下的操作会导致更精确的超温操作。与变阻器模式不同，分压器模式下的输出电压主要取决于内部电阻器RWA和RWB的比值，而不是绝对值。因此，温度漂移降低到5ppm/℃。
　　三线串行总线数字接口
　　AD7376包含一个3线数字接口（CS、CLK和SDI）。必须先加载7位串行字MSB。单词的格式如图2所示。正边缘敏感CLK输入需要干净的转换，以避免将不正确的数据计时到串行输入寄存器中。标准逻辑族工作良好。当CS低时，时钟将数据加载到每个正时钟边缘的串行寄存器中。
　　表3中的数据设置和保持时间确定了有效的计时要求。AD7376使用一个7位串行输入数据寄存器字，当CS线返回逻辑高电平时，该字被传输到内部RDAC寄存器。忽略多余的MSB位。
　　AD7376随机启动。但是，通过使用额外的I/O操作RS或SHDN，可以实现中刻度预设或任何理想的预设。
　　当复位（RS）引脚被断言时，雨刮器复位到中刻度值。如果使用额外的I/O，则可以动态或在通电期间实现中刻度重置。
　　当SHDN引脚被断言时，AD7376打开SWA，让端子A浮动，并使雨刮器W短接到端子B。在关机模式下，AD7376消耗的功率可以忽略不计，一旦SHDN引脚被释放，AD7376将恢复先前的设置。另一方面，AD7376可以在关机期间使用任何设置进行编程。由于在通电期间有一个额外的可编程I/O断言关闭，这个独特的功能允许AD7376在任何需要的水平上进行可编程预设。
　　表7显示了所有操作的逻辑真值表。
　　
　　菊花链操作
　　
　　图27显示了串行数据输出引脚（SDO）的详细信息。SDO将前一帧中的SDI内容移出；因此，它可以用于菊花链多个设备。SDO引脚包含一个开漏N沟道MOSFET，如果使用SDO功能，则需要一个上拉电阻器。
　　用户需要将一个包的SDO pin绑定到下一个包的SDI pin。例如，在图28中，如果两个AD7376是菊花链，则每次操作总共需要14位数据。第一组7位进入U2；第二组7位进入U1。在所有14位都进入各自的串行寄存器之前，CS应保持低电平。然后将CS拉高完成操作。
　　当菊花链连接多个设备时，用户可能需要增加时钟周期，因为上拉电阻和SDO到SDI接口处的电容性负载可能会导致后续设备的时间延迟。
　　
　　ESD保护
　　所有数字输入均采用串联输入电阻器和ESD结构进行保护，如图29所示。这些结构适用于数字输入管脚CS、CLK、SDI、RS和SHDN。
　　
　　所有模拟终端也由ESD保护二极管保护，如图30所示。
　　
　　终端电压工作范围
　　AD7376 VDD和VSS电源定义了正确3端数字电位器操作的边界条件。端子A、B和W上出现的比VDD更正或比VSS更负的外加信号将被内部正向偏置二极管钳制（见图30）。
　　上电和断电顺序
　　由于ESD保护二极管限制了端子A、B和W处的电压符合性（见图30），因此在向端子A、B和W施加电压之前给VDD/VSS通电是很重要的。否则，二极管会有正向偏压，从而导致VDD/VSS意外通电并影响系统。同样，VDD/VSS最后应该关机。理想的通电顺序如下：GND、VDD、VSS、数字输入和VA/VB/VW。VA、VB、VW和数字输入的供电顺序并不重要，只要它们是在VDD/VSS之后供电的。
　　布局和电源偏压
　　采用紧凑、最小引线长度的布局设计是一种良好的做法。通向输入端的导线应尽可能直接，最小导线长度。接地路径应具有低电阻和低电感。
　　同样，用高质量的电容器旁路电源也是一个很好的做法。应在电源处使用低ESR（等效串联电阻）的1μF至10μF钽或电解电容器，以尽量减少瞬态干扰和滤除低频纹波。图31显示了AD7376的基本电源旁路配置。
　　AD7376的接地引脚是数字接地参考。为了将数字接地弹跳降至最低，AD7376数字接地端子应远程连接至模拟接地（见图31）。
　　
　　应用程序信息
　　高压DAC
　　AD7376可以配置为高达30V的高压DAC。电路如图32所示。输出是：
　　
　　其中D是0到127之间的十进制代码。
　　
　　可编程电源
　　对于ADP1611这样的升压调节器，AD7376可以用作调节器FB引脚的可变电阻器，以提供可编程电源（见图33）。输出是：
　　
　　注意，AD7376的VDD来自输出。最初，L1起短路作用，VDD是一个低于+5v的二极管电压降。输出缓慢地建立到最终值。
　　AD7376关机休眠模式编程可用于在通电时编程所需的预设电平。
　　
　　音频音量控制
　　AD7376具有良好的THD性能和高压性能，可用于数字音量控制。如果直接将AD7376用作音频衰减器或增益放大器，则在任意时间音量水平的大阶跃变化可导致音频信号的突然中断，从而产生可听见的拉链噪声。为了防止这种情况，可以将过零窗口检测器插入CS线，以延迟设备更新，直到音频信号穿过窗口。由于输入信号可以在任何直流电平而不是绝对零伏电平上工作，因此在这种情况下，过零意味着信号是交流耦合的，而直流偏移电平是信号零参考点。
　　减少拉链噪声的配置和使用该配置的结果分别如图35和图34所示。输入由C1进行交流耦合并在输入由U2、U3和U4B形成的窗口比较器之前衰减。U6用于建立信号零参考。比较器的上限设置在其偏移量之上，因此，在本例中，每当输入在2.502 V和2.497 V（或0.005 V窗口）之间时，输出脉冲高。此输出与芯片选择信号一起使用，以便AD7376在信号穿过窗口时更新。为避免设备不断更新，芯片选择信号应编程为两个脉冲，而不是图2所示的脉冲。
　　在图34中，较低的记录道显示，当信号在过零窗口附近发生变化时，音量级别从四分之一刻度变为满刻度。
　　AD7376关机睡眠模式编程功能可用于通过保持SHDN低和编程零刻度在通电时使设备静音。
　　
　　外形尺寸