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按钮控制数控电位器X9511及其应用

    在各类电子电路中,电阻是必不可少的重要器件。其参数选择的是否适当,直接影响到电路的正常运行。特别是在处理一些要求比较严格的模拟信号电路中,电阻的阻值更为重要。人们常用电位器或可调电阻替代关键部位的电阻,以便能够将其调整到最佳状态。由于机械电位器或可调电阻在调节时不易掌握,并且随着环境温度的变化及使用时间的延长,其阻值波动较大。本文介绍一种按钮控制数控电位器,美国Xicor公司的新产品X9511系列,可以改善以上的不足。

    1.功能

    X9511系列包括X9511Z(最大电阻为1k )和X9511W(最大电阻为10k )两种,其内部包含有控制电路、5位二进制可逆计数器、32选1译码器、5位E2PROM存贮器以及电阻阵列,功能方框图如图1所示。电阻阵列包含31个电阻单元,在每个单元的两个端点都有可以被滑动单元访问的抽头点。对滑动单元抽头点位置的访问由PU、 PD两个输入端所输入的数据经5位加/减计数器计数、32选1译码器译码后控制单接点的电子开关来实现。在滑动端改变抽头位置时工作在"先接通后断开"的方式。X9511的分辨率等于最大的电阻值被31除。例如X9511W的每个抽头间的阻值为10k /31=323  。

    5位二进制加/减计数器计数达到一个极端时,不会循环回复,即当加计数时,不会由11111跳到00000;减计数时不会由00000跳到11111。控制电路负责控制5位E2PROM,在计数器所计数据(滑动端的位置)的贮存和掉电后再次上电时,对E2PROM存贮器所存数据操作调用。E2PROM所存数据可保存100年。

      2.管脚功能

    9511具有8引脚DIP、SOIC两种封装形式,如图2所示

    VH、VL:高电压端及低电压端,高、低电压端等效于一个机械电位器的两个固定端。

    V W:滑动端,相当于机械电位器的可移动端,滑动端的串联电阻(电子开关的导通电阻)典型值为40 。

    PU :加计数输入端,具有去抖动功能,内部接有上拉电阻,平时能够保持PU端为高电平。当PU端输入低电平时,内部计数器开始执行加计数,滑动输出端向上移动,VL与VW之间的电阻增大,VH与VW之间的电阻减小。因为内部具有去抖动功能,所以输入低电平的时间必须大于40ms才算有效。输入低电平的时间大于40ms而小于1s时,以慢速方式计数,每250ms加1。输入低电平的时间超过1s时,在超出1s的时间范围内,以快速方式计数,每50ms加1。

    PD:减计数输入端,同PU输入端一样,具有去抖动功能,内部接有上拉电阻,平时能够保持 PD端为高电平。当 PD端输入低电平时,内部计数器开始执行减计数,滑动输出端向下移动,VL与VW之间的电阻减小,VH与VW之间的电阻增大。慢速计数方式和快速计数方式的特点与PU输入端完全一样。

    ASE:自动贮存使能端,内部同样具有去抖动功能,如果从上电开始一直保持输入低电平,当芯片内部电路检测到VCC跌至4V时,便可开始将计数器的值(滑动端的位置)自动贮存到E2PROM存贮器中,存贮时间至少需要2ms,在跌至3.5V之前必须存贮完毕。当电源恢复时存贮器的内容重新被调用。如果 ASE脚保持输入高电平,则不执行自动贮存功能,只有将电平拉低后再恢复到高电平时,其电平的上升沿使其执行一次贮存指令。如果ASE端在上电时保持高电平,而后再被拉低,则滑动端将不对PU和PD输入端作响应,直到ASE再被拉高并保持为高。

    VCC、VSS:电源输入端。

      3.工作参数

    (1)工作温度范围: -65℃至+135℃。

    (2)温度系数(-40℃至+85℃)

       X9511Z     +600ppm/℃

       X9511W    +300ppm/℃

    (3)电源电压 VCC=5V,工作电流最大为3mA。输入电阻两端相对于滑动输出端VW的电压VH及VL均可为-8V至+8V,25℃时的额定功率:X9511Z为16mW;X9511W为10mW。流过滑动端的最大电流为±1mA。

    4.应用

    X9511的应用前途十分广泛,可以应用于具有单片机控制的电路,也可以用于非单片机控制的电路。如果将其应用于各种家电产品中替代各种机械式电位器,可使产品提高一个档次。图3为X9511替代各种机械式电位器的电路连接图。(a)图用于自动贮存方式的典型电路,电容C可使断电时为自动贮存提供一个缓冲时间。KU、KD为用于加、减计数的轻触按键。(b)图用于由按钮开关控制贮存的典型电路。由于ASE端内部无上拉电阻,所以必须在外部接一上拉电阻,使之在不执行存贮任务时能够保持高电平,需要执行存贮任务时,只要轻轻按一下轻触按键KS,即可完成一次贮存任务。

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