디지털 전위차계 (디지털 저항기라고도 함)는 일반적인 전위차계와 동일한 기능을하지만 기계적 동작 대신 디지털 신호 및 스위치를 사용합니다.
이것은 일련 의 작은 레지스터 의 스트링 인 '저항 사다리'를 사용하여 수행됩니다 .
사다리의 모든 단계마다 전자 스위치가 있습니다. 하나의 스위치 만 동시에 닫히고 이렇게 닫힌 스위치는 '와이퍼'위치와 저항 비율을 결정합니다.
사다리의 계단 수는 디지털 포트의 해상도를 결정합니다.
아래 다이어그램은 64 단계의 디지털 포텐쇼미터의 작동 원리를 보여줍니다.
디지털 저항은 간단한 업 / 다운 신호 또는 I²C 또는 SPI와 같은 직렬 프로토콜을 사용하여 제어 할 수 있습니다.
| 단계 수 | ||||||
| 비트 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 단계 | 32 | 64 | 128 | 256 | 512 | 1024 |
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디지털 전위차계는 하나에서 내장 저항 래더 집적 회로 또는 디지털 - 아날로그 변환기 , 저항 래더 구성은 일반적인 않는다. 저항 사다리의 모든 단계는 상기 전위차계의 출력단이 단계를 연결할 수있는 자체 스위치를 갖는다.
사다리에서 선택된 단계는 디지털 포텐쇼미터의 저항 비율을 결정합니다. 단계 수는 일반적으로 비트 값과 함께 표시됩니다.
예 : 8 비트는 256 단계와 같습니다. 8 비트가 가장 일반적이지만 5 ~ 10 비트 (32 ~ 1024 단계)의 해상도를 사용할 수 있습니다.
디지털 포텐쇼미터는 I²C 또는시그널링을위한 직렬 주변 인터페이스 버스 ; 일부는 더 간단한 업 / 다운 프로토콜을 사용합니다.
디지털 포텐쇼미터의 일부 용도는 증폭기 (흔히 계측 증폭기 ) 의 이득 제어 , 소 신호 오디오 밸런싱 및 오프셋 조정이 필요한 회로에 있습니다.
대부분의 디지털 포텐쇼미터는 휘발성 메모리 만 사용하므로 전원이 꺼지면 위치를 잊어 버릴 수 있습니다 (전원을 켜면 기본값, 보통 중간 값이보고됩니다).이 코드를 사용하면 마지막 위치가 마이크로 컨트롤러에 저장 될 수 있습니다 또는 FPGA 와 인터페이스 할 수 있습니다.
일부 디지 마이크에는 자체 비 휘발성 저장 장치가 포함되어 있으므로 전원을 켰을 때의 기본 판독 값은 전원이 꺼지기 전의 것과 동일합니다.
일반적인 포텐쇼미터와 매우 유사하지만 디지털 포텐쇼미터는 수십 밀리 암페어 범위의 전류 제한으로 인해 제약을받습니다.
또한 대부분의 디지털 포텐쇼미터는 2 개의 입력 단자 (저항기)의 전압 범위를 디지털 전원 범위 (0-5VDC)로 제한하기 때문에 기존의 전위차계를 대체하는 추가 회로가 필요합니다.
또한, 다중 턴 저항 포텐쇼미터로부터 얻을 수있는 겉보기에 지속적인 제어 대신에, 디지털 포텐쇼미터는 저항에서 이산 단계를 갖는다.
또 다른 제한 사항은 아날로그 AC 신호의 제로 크로싱 (zero crossing)을 검사하여 오디오 증폭기의 출력에서 가청 클릭을 일으키지 않고 저항 값을 변경할 수 있도록 특수 로직을 요구하는 경우가 종종 있습니다.
휘발성 디지털 포텐쇼미터는 전원을 켰을 때 저항이 전원 사이클 후에 다른 값으로 설정된다는 점에서 전기 기계의 전위차계와 다릅니다. 마찬가지로, 이들의 저항은 정확한 DC 공급 전압이 존재할 때만 유효합니다.
전압이 제거되면 두 종점과 (공칭) 와이퍼 사이의 저항은 정의되지 않습니다. 연산 증폭기 회로에서 실제 포텐쇼미터의 오프 상태 임피던스는 파워 업 단계에서 회로의 DC 동작 점을 안정화 시키는데 도움을 줄 수있다. 디지털 포텐쇼미터가 사용되는 경우에는 그렇지 않을 수 있습니다.
전기 기계식 및 디지털 포텐쇼미터는 일반적으로 오차 (일반적으로 ± 20 %), 열악한 온도 계수 (섭씨 C 당 수백 ppm) 및 전체 저항의 약 0.5-1 % 인 정지 저항이 있습니다. 정지 저항은 단자 대 와이퍼 저항이 최소값으로 설정된 경우의 잔류 저항입니다.
디지털 포텐쇼미터로 사용되는 곱셈 DAC 는 이러한 한계의 대부분을 제거 할 수 있습니다. 일반적으로 + 15V ~ -15V의 신호 범위가 가능하며 16 비트 제어, 즉 65535 개의 이산 세트 포인트가 있으며 드리프트 및 비선형 성은 무시할 수 있습니다.
그러나 시스템 전원이 켜질 때마다 DAC를 초기화해야하며, 일반적으로 임베디드 마이크로 컨트롤러에서 소프트웨어로 수행됩니다. 곱셈 DAC는 가변 저항 (2 선 연결)으로 직접 사용될 수 없지만,이 모드에서 디지 봇은 온도 계수와 저항 허용 오차로 인해 어쨌든 성능이 좋지 않습니다.