数字电位器AD5160测试程序

　　AD5160工作原理

　　AD5160是一款256位、数字控制可变电阻（VR）器件。上电期间，内部上电预设将游标置于中间电平，简化了上电时的故障状况恢复。

　　1、可变电阻器编程

　　可变电阻器操作

　　A端和B端间RDAC的标称电阻可以为5kΩ、10kΩ、50kΩ和100kΩ。在订购指南部分列出的型号数字中，最后二到三位表示标称电阻值；例如，在型号AD5160BRJZ10中，10代表10kΩ；AD5160BRJZ50中，50代表50kΩ。可变电阻的标称电阻（RAB）有256个触点，通过游标端和B端触点访问。RDAC锁存器中的8位数据经过解码，用于选择256种可能的设置之一。

　　假设使用一个10kΩ器件，对于数据0x00，游标的首个连接从B端开始。由于存在一个60Ω游标接触电阻，这种连接导致W端和B端之间至少有60Ω电阻。

　　第二个连接是第一个抽头点，数据0x01对应电阻为99Ω（RWB=RAB/256+RW=39Ω+60Ω）。

　　第三个连接是下一个抽头点，数据0x02对应电阻为138Ω（2×39Ω+60Ω），以此类推。随着每个LSB数据值的增加，游标沿电阻梯向上移动，直至到达最终抽头点位置，此时电阻达9961Ω（RAB−1LSB+RW）。图39给出了一个简化的等效RDAC电路框图，该图中最后那个电阻串未被访问；因此，满量程时除了游标电阻，比标称电阻还要小1LSB。

　　确定W端和B端间的数字编程输出电阻的通用公式是

　　其中：

　　D为载入8位RDAC寄存器的二进制代码的十进制等效值。

　　RAB是端到端电阻。

　　RW是内部开关导通电阻所分配的游标电阻。

　　总之，如果RAB=10kΩ且A端处于开路状态，那么下列输出电阻RWB为所示的RDAC锁存器代码而设置。

　　请注意：在零电平条件下，存在60Ω的有限游标电阻。注意，此状态下要限制端W和端B的电流流动，最大脉冲电流不能超过20mA。否则，内部开关触点会下降或可能毁坏。

　　与机械电位计相似，游标W和A端间RDAC电阻也产生一个数字可控互补电阻（RWA）。这些端子使用过程中，B端可以断开。RWA电阻值设置从最大电阻值开始，随着锁存器所加载的数据值增加而降低。此操作的通用公式是

　　如果RAB=10kΩ且B端处于开路状态，则下列输出电阻RWA为所示的RDAC锁存器代码而设置。

　　典型器件间匹配依进程而定，变化幅度可高达±30％。由于电阻元件经薄膜技术处理，RAB温度系数为45ppm/°C，变化非常小。

　　2、电位计分压器编程

　　电压输出操作

　　在游标与B端和游标与A端之间，数字电位计可轻松用作分压器，与A端与B端间输入电压成正比。VDD到GND必须为正极，而A-B、W-A和W-B的电压可以为任一极性。如果忽略游标电阻作用，取近似效果，那么A端接至5V和B端接至地后，游标与B端产生输出电压，从0V开始至5V以下1LSB。电压每个LSB等于经过256位电位分压器分压的A端与B端间的电压。针对A端和B端间施加的任何有效输入电压，VW处相对于地的输出电压定义为

　　在分压器模式下使用数字电位计，可提高整个温度范围内的操作精度。与可变电阻模式不同，输出电压主要取决于内部电阻之比（RWA与RWB），而不是绝对值。因此，温度漂移降到15PPM/°C。

　　SPI兼容型三线式串行总线

　　AD5160内置三线式SPI兼容型数字接口（SDI、CS和CLK）。8位串行字必须以MSB优先方式加载。字格式如表6所示。正边沿敏感CLK输入需要干净的跃迁以避免将错误数据输入串行输入寄存器。标准逻辑系列性能表现良好。若产品评估中需要用到机械开关，可采用触发器或其他合适的手段去抖。当CS为低电平时，数据在每个正时钟沿读入串行寄存器（见图37）。

　　有效时序要求取决于规格表内的数据建立时间和数据保持时间。当CS线路回到逻辑高电平时，AD5160使用传输到内部RDAC寄存器的8位串行输入数据寄存器字。多余的MSB位被忽略。

　　4、ESD保护

　　如图40和41所示，所有数字输入均受到串联输入电阻和并联齐纳ESD结构保护。这也适用于数字输入引脚SDI、CLK和CS。

　　5、上电顺序

　　因为ESD保护二极管限制了A端、B端和W端的顺从电压，所以给A端、B端和W端施加任何电压之前必须给VDD/GND供电；否则，二极管发生正向偏置，以致VDD意外上电，可能会影响用户电路的其他方面。理想的上电顺序如下：GND，VDD，数字输入，然后是VA/B/W。只要在VDD/GND之后上电，VA、VB和VW和数字输入的上电顺序就无关紧要。

　　6、布局和电源旁路

　　采用紧凑、最小引线长度的布局设计是很好的做法。这样可尽量做到直接输入，实现最小导线长度。接地路径应具有低电阻、低电感。

　　同样，采用优质电容将电源旁路达到最佳稳定性也是最佳做法。可采用0.01μF至0.1μF的盘式或片式陶瓷电容实现器件电源旁路。为了尽可能减少瞬态干扰，并滤除低频纹波，电源处应运用低ESR1μF至10μF钽或电解电容（见图42）。若要尽可能降低接地反弹，可在单点处远程连接数字地和模拟地。