יסודות פוטנציומטרים דיגיטליים וכיצד להשתמש בהם

פוטנציומטרים מכניים משמשים מתכננים מזה עשרות שנים ביישומים החל מקיזוז מעגלים ועד לבקרת עוצמת קול. עם זאת, יש להם את המגבלות שלהם: המגבים שלהם יכולים להתבלות, הם רגישים לחדירת לחות, ומצבם יכול להשתנות שלא בכוונה. יתר על כן, ככל שהעולם הופך לדיגיטלי, המתכננים זקוקים לחלופה כדי לעמוד בדרישות לבקרה מדויקת יותר ואמינות גבוהה, לצד גמישות לכיוונון ערכים מרחוק באמצעות קושחה.

מעגלים-משולבים (IC‏) של פוטנציומטרים דיגיטליים - נקראים לעיתים Digipot - דיגיפוט - פותרים בעיה זו על ידי גישור בין התחום הדיגיטלי לבין עולם הנגדים האנלוגיים. כרכיב כל-אלקטרוני תואם-מיקרו-בקרים, פוטנציומטרים דיגיטליים מאפשרים למעבד ולתוכנה לבקר, להגדיר ולשנות את ערכי ההתנגדות או את יחס מחלק המתח שלהם.

הם מציעים מאפיינים ופונקציות אשר התקנים מכניים אינם יכולים לספק והם חסונים ואמינים יותר מכיוון שאין להם מגב נע. לא ניתן לשנות אותם בכוונה או בשוגג, ובכך למנוע שינויים לא-מוסברים בביצועים. היישומים כוללים ייצוב תרמי LED‏, עמעום LED, בקרת הגבר בחוג-סגור, כיוונון עוצמת שמע, כיול וקיזוז גשר Wheatstone‏עבור חיישנים, תוך בקרת מקורות זרם וכיוונון מסננים אנלוגיים ניתנים-לתכנות, אם לציין רק כמה.

מאמר זה יספק מבוא קצר לפוטנציומטרים ולהתפתחותם לכדי פוטנציומטרים דיגיטליים. לאחר מכן הוא ישתמש ברכיבים של החברות Analog Devices‏, Maxim Integrated‏, Microchip Technology‏ ו- Texas Instruments‏ כדי להסביר את פעולת הפוטנציומטר הדיגיטלי, תצורות בסיסיות ומתקדמות וכיצד הם מתמודדים עם דרישות כיוונון מעגלים. הוא יראה כיצד ניתן להשתמש בפונקציות, מאפיינים, יכולות ואפשרויות שלהם כדי לפשט מעגלים, להפוך את מעבדי המעגלים לתואמים ולהפחית או אפילו לבטל את הצורך בפוטנציומטרים מכניים מגושמים ופחות אמינים.

נתחיל עם יסודות הפוטנציומטר

הפוטנציומטר היה מרכיב פסיבי וחיוני מהימים הראשונים ביותר של החשמל והאלקטרוניקה. זהו התקן בעל שלושה הדקים עם אלמנט נגד נגיש, המספק פונקציית מחלק מתח באמצעות המגב המופעל על ידי המשתמש על ציר מסתובב. הוא משמש באינספור מעגלים אנלוגיים ומעורבים לאותות כדי למלא מגוון רחב של דרישות יישום (איור 1).

איור 1‏: פוטנציומטר סטנדרטי שהוא נגד משתנה עם ציר מסתובב הניתן לכיוונון על ידי המשתמש. (מקור התמונה: etechnog.com)

ההתנגדות הנראית על ידי המעגל בין כל מגע קצה לבין המגב המתכוונן משתנה מאפס אוהם (נומינלי) לבין הערך המלא של התנגדות חוט או פילם כאשר המגב מסתובב ומחליק לאורך אלמנט ההתנגדות. למרבית הפוטנציומטרים יש תחום סיבוב של כ- 270 עד 300 מעלות, עם רזולוציה מכנית ועקביות תוצאות סביב 0.5% ו- 1% מהערך המקסימלי (בין חלק אחד ב- 200 ו- 100, בהתאמה).

שימו לב שיש הבדל קל אך מובהק וחשוב בין הפוטנציומטר לבין אחיו הזוטר, הריאוסטט. הפוטנציומטר הוא התקן בעל שלושה הדקים הפועל כמחלק מתח (איור 2, משמאל), בעוד שהריאוסטט הוא התנגדות מתכווננת של שני הדקים המבקרת את זרימת הזרם. הפוטנציומטר מחובר לעיתים קרובות ליצירת ריאוסטט באחת משלוש דרכים דומות, על ידי השארת הדק קצה ללא חיבור או מחובר ישירות למגב (איור 2 מימין).

איור 2: הפוטנציומטר עם הדקי הקצה A ו- B והמגב W (משמאל) יכול לשמש בקלות כריאוסטט בכל אחת משלוש גישות החיבור (מימין). (מקור התמונה: Analog Devices)

פוטנציומטר דיגיטלי (דיגיפוט): פוטנציומטרים בצורת מעגל-משולב (IC‏)

הפוטנציומטר הדיגיטלי הכל-אלקטרוני מדמה את הפונקציונליות של הפוטנציומטר האלקטרומכני אך עושה זאת באמצעות IC ללא חלקים נעים. הוא מקבל קוד דיגיטלי באחד מכמה פורמטים וקובע ערך התנגדות בהתאמה. ככזה, לעיתים מכנים אותו ממיר דיגיטלי-אנלוגי (RDAC‏) התנגדותי.

בפוטנציומטר מסורתי, יד (או לפעמים אפילו מנוע קטן) קובעת את מיקום המגב ובכך את יחס מחלק המתח. בדיגיפוט, לעומת זאת, פקדי המחשב מתחברים לדיגיפוט (IC) באמצעות ממשק דיגיטלי וקובעים ערך אקוויוולנטי למיקום המגב (איור 3).

איור 3: הדיגיפוט (IC) מחליף הגדרה ידנית של מגב הפוטנציומטר עם מתג אלקטרוני מוגדר דיגיטלית המדמה מגב מכני. (מקור התמונה: Circuits101, מותאם)

הדיגיפוט משתמש בטכנולוגיית CMOS IC סטנדרטית ואינו דורש ייצור או טיפול מיוחדים. הגודל של התקן דיגיפוט (IC) בהרכבה-משטחית, בדרך כלל 3‏ x‏ 3 מילימטרים (מ"מ) או פחות, קטן בהרבה מפוטנציומטר מכוונן-כפתור או אפילו פוטנציומטר טרימר (Trimmer) מכוונן-מברג (טרימפוט) קטן, והוא מטופל בדיוק כמו כל מעגל-משולב (IC‏) אחר בטכנולוגיית הרכבה-משטחית (SMT‏) בהקשר של ייצור לוחות מעגלים מודפסים.

בעיקרון, הטופולוגיה הפנימית של הדיגיפוט מורכבת ממחרוזת טורית פשוטה של נגדים עם מתגים אלקטרוניים עם גישה דיגיטלית לפי כתובות בין המגב לנגדים אלה. באמצעות פקודה דיגיטלית, המתג המתאים מופעל בעוד שאחרים כבויים ובכך נקבע מיקום המגב הרצוי. באופן מעשי, לטופולוגיה זו ישנם חסרונות הכוללים מספר גדול של הנגדים והמתגים הנדרשים ופיסת-סיליקון גדולה יותר.

כדי להקטין למינימום דאגות אלו, הספקים יצרו סידורים חלופיים חכמים למתגים ולנגדים המפחיתים את מספרם אך מייצרים את אותו אפקט. כל אחת מהטופולוגיות הללו גורמת להבדלים קטנים בתחום של הדיגיפוט ובמאפייני הרובד השני שלו, אך חלק גדול מזה הוא שקוף למשתמש. בהמשך מאמר זה אנו נשתמש במונח פוטנציומטר עבור ההתקן האלקטרומכני ודיגיפוט עבור ההתקן הכל-אלקטרוני.

לפוטנציומטרים הדיגיטליים המוצעים יש מגוון של מפרטים ומאפיינים

כמו עם כל רכיב, ישנם פרמטרים מהרובד-העליון כמו גם פרמטרים משניים שיש לקחת בחשבון בבחירת דיגיפוט. נושאי הרובד-העליון הם ערך ההתנגדות הנומינלי, הרזולוציה וסוג הממשק הדיגיטלי, בעוד שהשיקולים הנוספים כוללים טולרנס ומקורות השגיאה, תחום המתחים, רוחב-הפס והעיוותים.

• ערך ההתנגדות הנדרש, המכונה לעתים קרובות התנגדות מקצה-לקצה, נקבע על פי שיקולי התכנון של המעגל. הספקים מציעים התנגדויות בין 5 קילו-אוהם (kΩ) ל- kΩ‏ 100 בסדרות של 1/2/5 עם כמה ערכי ביניים אחרים. בנוסף, ישנן יחידות תחום מורחב היכולות להיות נמוכות עד כדי kΩ‏ 1‏ וגבוהות עד כדי 1 מגה אוהם (MΩ).

• הרזולוציה מגדירה עד כמה צעדים או סעפים בדידים מציע הדיגיפוט, והיא נעה בין 32 ל- 1024 צעדים כדי לאפשר למתכנן להתאים לצורכי היישום. יש לזכור כי אפילו לדיגיפוט בתחום-הביניים של 256 צעדים (Bit‏-8‏) יש רזולוציה גבוהה יותר מאשר פוטנציומטר.

• הממשק הדיגיטלי בין המיקרו-בקר לדיגיפוט זמין בפורמטים סטנדרטיים של SPI ו- C‏^2‏I‏, ביחד עם פיני כתובת כך שניתן לחבר מספר התקנים באמצעות אפיק יחיד. המיקרו-בקר משתמש בסכמת קידוד נתונים פשוטה כדי לציין את הגדרת ההתנגדות הרצויה. דיגיפוט מינימליסטי כמו ה- TPL0501‏ מבית Texas Instruments עם 256 סעפים עם ממשק SPI מתאים היטב היכן שפיזור הספק וגודל הם קריטיים (איור 4). הוא זמין במארזים חוסכי-מקום SOT-23‏ (1.50 מ"מ ×‏ 1.50 מ"מ) עם 8 פינים ו- UQFN‏ (2.90 מ"מ ×‏ 1.63 מ"מ) עם 8 פינים.

איור 4: דיגיפוט בסיסי כמו ה- TPL0501 מבית Texas Instruments עם ממשק SPI הוא רכיב אפקטיבי עבור יישומים מוגבלי מקום והספק שאינם זקוקים למאפיינים נוספים. (מקור תמונה: Texas Instruments)

דוגמה אחת ליישום היא השימוש בו בהתקנים רפואיים לבישים בדירוג-קליני, כגון אוקסימטרים ומדבקות חיישנים, שם הוא משולב עם מגבר שרת OPA320‏ מבית TI (איור 5). השילוב יוצר מחלק מתח עבור בקרת ההגבר של המגבר המספק את יציאת הממיר הדיגיטלי-לאנלוגי (DAC). השאלה המתבקשת היא מדוע לא להשתמש פשוט ב- DAC סטנדרטי שלם? הסיבה לכך היא שיישום קליני זה דורש יציאה אנלוגית פס-לפס מדויקת עם יחס דחיית אופן-משותף (CMRR) גבוה ורעש נמוך, שעבורו המפרט של ה- OPA320 הוא של 114 דציבלים (dB) ו- 7 ננו-וולט לשורש התדר בהרץ (nV/√Hz) ב- 10 קילוהרץ (kHz), בהתאמה.

איור 5: ניתן לשלב דיגיפוט עם מגבר שרת מדויק כגון OPA320 מבית TI כדי ליצור DAC עם ביצועי מגבר שרת מעולים. (מקור תמונה: Texas Instruments)

בנוסף, קיימות גירסות ממשק דיגיפוט המפשטות את השימוש בהם ביישומים כגון פקדי עוצמת שמע המופעלים על ידי המשתמש. שתי אפשרויות אחרות הן לחצן וממשק מעלה/מטה (U/D‏). באמצעות ממשק הלחצן, המשתמש לוחץ על אחד משני הלחצנים הזמינים: האחד להגדיל את ההתנגדות והשני להקטין אותה. שימו לב שאין מעורבות של מעבד בפעולה זו (איור 6).

איור 6: ממשק הלחצן מאפשר חיבור ללא מעבד בין שני לחצנים המופעלים על ידי המשתמש, המוביל להגדלה/הקטנה ישירה של ערך הדיגיפוט. (מקור התמונה: Analog Devices)

את ממשק U/D ניתן ליישם עם תקורת תוכנה מינימלית והוא מופעל באמצעות אנקודר סיבובי או לחצן פשוטים המחוברים למעבד, והוא ממומש עם דיגיפוט כגון MCP4011‏ מבית Microchip Technology, התקן בסיסי עם 64 צעדים (Bit‏-6‏) הזמין עם ערכי התנגדות של kW‏ 2.1‏, kW‏ 5‏, kW‏ 10‏ ו- kW‏ 50‏ (איור 7‏).

איור 7‏: דיגיפוט כדוגמת MCP4011‏ מבית Microchip Technology עם קו בקרת U/D‏ ובחירת שבב דורש משאבי I/O‏ ותוכנה מינימליים מהמיקרו-בקר המארח. (מקור התמונה: Microchip Technology, מותאם)

הוא משתמש בהתנעת-קצה (Edge-Triggered) בהחלפה לגבוה או לנמוך ובנוסף בחירת שבב כדי להגדיל או להקטין את אינקרמנט ההתנגדות (איור 8‏). זה מאפשר מימוש פשוט של כפתור הנראה ומרגיש כמו בקרת עוצמת קול מסורתית, ללא הבעיות הקשורות לפוטנציומטרים, אך עדיין עם היתרונות של פוטנציומטרים דיגיטליים.

איור 8‏: ממשק U/D‏ של דיגיפוט תומך בהגדלה והקטנה מותנעת-קצה (Edge-Triggered) של ערך ההתנגדות באמצעות טריגר מאנקודר ברזולוציה נמוכה. (מקור תמונה: Microchip Technology)

הטולרנס עבור דיגיפוט יכול להוות בעיה מאחר והוא יכול להיות בין ‎±10% ו- ‎±20%‏ מהערך הנומינלי, שזה סביר במקרים רבים של רציומטרי וחוג-סגור. עם זאת, זה יכול להיות פרמטר קריטי אם הדיגיפוט מותאם לנגד בדיד חיצוני או לחיישן ביישום חוג-פתוח. מסיבה זו, ישנם פוטנציומטרים דיגיטליים סטנדרטיים עם טולרנס הדוק הרבה יותר הנמוך עד כדי %‏1‏±. כמובן, כמו עם כל המעגלים-המשולבים (IC‏), מקדם הטמפרטורה של ההתנגדות והסחיפה הקשורה-לטמפרטורה המשויכת אליו יכולים גם כן להיות גורם. היצרנים מציינים מספר הזה בגיליון הנתונים שלהם כדי שהמתכננים יוכלו להעריך את השפעתו באמצעות מודלים של מעגלים כמו Spice. אפשרויות טולרנס הדוק אחרות קיימות והן יידונו בהמשך.

אמנם לא מקור לדאגה ביישומים סטטיים כגון כיול או הגדרת נקודת הממתח, רוחב-הפס והעיוותים הם כן מקור לדאגה באודיו ויישומים קשורים. מסלול ההתנגדות של קוד מסוים, בשילוב עם אפקטים פרזיטיים של המתגים, הפינים וקיבוליות הלוח, יוצרים מסנן מעביר-נמוכים מסוג נגד-קבל (RC). ערכי נגדים קצה-לקצה נמוכים יותר מניבים רוחב-פס גבוה יותר, עם רוחבי-פס של עד כ- 5 מגה-הרץ (MHz) עבור דיגיפוט של kΩ‏ 1‏, ונמוך עד כדי ‎5 kHz עבור יחידת 1‎ MΩ‏.

לעומת זאת, עיוותים הרמוניים כוללים (THD) נובעים בעיקר מאי-ליניאריות בהתנגדויות ברמות אותות מיושמים שונות. פוטנציומטרים דיגיטליים עם התנגדות קצה-לקצה גבוהה יותר מפחיתים את תרומת התנגדות המתג הפנימי לעומת ההתנגדות הכוללת, והתוצאה היא THD נמוך יותר. לכן, רוחב-הפס לעומת THD הוא היא הפשרה שהמתכננים צריכים לתעדף ולשקול בבחירת ערך הדיגיפוט הנומינלי. ערכים טיפוסיים נעים בין dB‏ 93‏- עבור דיגיפוט של ‎20 kΩ ונמוך עד כדי dB‏ 105‏- עבור יחידות של kΩ‏ 100‏.

גירסות דיגיפוט כפול, מרובע (Quad‏) ולינארי לעומת לוגריתמיות

בנוסף ליכול הבקרה "ללא-ידיים" שלהם, פוטנציומטרים דיגיטליים מציעים פשטות נוספת, קלות תכנון ועלות נמוכה הרבה יותר מאשר פוטנציומטרים מכניים. בין יכולותיהם האחרות:

פוטנציומטרים דיגיטליים כפולים הם שימושיים כאשר שתי התנגדויות צריכות להיות מכווננות באופן בלתי-תלוי, אך הם שימושיים במיוחד כאשר הם צריכים להיות בעלי אותו ערך. בעוד שניתן להשתמש בשני דיגיפוט IC נפרדים, ההתקן הכפול מוסיף את היתרון של עקיבת ערכי ההתנגדות למרות הטולרנס והסחיפה; קיימים גם התקנים מרובעים (Quad‏).

• ליניאריות לעומת לוגריתמיות: בעוד שיישומי קיזוז וכיול זקוקים בדרך כלל ליחס לינארי בין הקוד הדיגיטלי להתנגדות המתקבלת, יישומי שמע רבים נהנים מיחס לוגריתמי כדי להתאים טוב יותר את תחום הדציבלים הנדרש במצבי שמע.

כדי לענות על צורך זה, המתכננים יכולים להשתמש בפוטנציומטרים דיגיטליים לוגריתמיים כגון +DS1881E-050‏ מבית Maxim Products Integrated. התקן דו-ערוצי זה פועל מהספקה של 5 וולט יחידה, יש לו התנגדות של kΩ‏ 45 קצה-לקצה, והוא כולל ממשק C‏^2‏I‏ עם פיני כתובות המאפשרים עד שמונה התקנים על האפיק. את ערך ההתנגדות של כל אחד משני הערוצים ניתן להגדיר באופן בלתי-תלוי, וקיימות מספר הגדרות תצורה הניתנות לבחירה על ידי המשתמש; בתצורה הבסיסית יש 63 צעדים עם הנחתה של dB‏ 1‏ לכל צעד, מ- dB‏ 0 עד dB‏ 62‏-, ובנוסף השתקה (איור 9).

איור 9‏: הדיגיפוט הדו-ערוצי +DS1881E-050‏ מבית Maxim מתוכנן עבור מסלולי אותות אודיו, ומספק הגבר של dB‏ 1‏/צעד על פני תחום של dB‏ 63‏. (מקור התמונה: Maxim Integrated)

ה- +DS1881E-050 מתוכנן להקטין למינימום את ערב-הדיבור (Crosstalk‏), ושני הערוצים מציעים תיאום ערוץ-לערוץ של ‎0.5 dB כדי להקטין למינימום כל הבדל עוצמה ביניהם. ההתקן גם מממש מיתוג נגד חציית-אפס למניעת קליקים נשמעים וכולל זיכרון לא-נדיף; התועלת הכללית שלו נדונה להלן.

המתח המקסימלי איתו הדיגיפוט יכול להתמודד מהווה גם כן שיקול. קיימים פוטנציומטרים דיגיטליים למתח נמוך עבור פעולה עם פסים הנמוכים עד כדי 2.5+ וולט (או 2.5‏± וולט עם הספקה דו-קוטבית), ואילו התקנים למתח גבוה יותר כגון ה- MCP41HV31‏ מבית Microchip Technology - התקן kΩ‏ 50‏, 128 סעפים עם ממשק SPI - יכולים לעבוד עם פסים עד 36 וולט (18‏± וולט).

זיכרון לא-נדיף מסייע לאיפוסי הספקת-הכוח

לפוטנציומטרים דיגיטליים בסיסיים יש הרבה מעלות, אך יש להן חולשה שאין מנוס ממנה בהשוואה לפוטנציומטרים מכניים: הם מאבדים את ההגדרות שלהם לאחר השבתת הספקת-הכוח, ומצב איפוס בהפעלה (POR) שלהם נקבע על ידי התכן שלהם, בדרך כלל באמצע התחום. למרבה הצער, עבור יישומים רבים, הגדרת POR אינה קבילה. נבחן את המקרה של הגדרה עבור כיול: לאחר הכינון, יש לשמור עליה עד לכיוונון מכוון, למרות הסרת קו-הכוח או החלפת הסוללה; יתר על כן, ביישומים רבים, ההגדרה "הנכונה" הייתה זו שבה נעשה שימוש לאחרונה כאשר הספקת-הכוח הושבתה.

לכן, אחת הסיבות שנותרו להישאר עם פוטנציומטרים הייתה שהם לא מאבדים את ההגדרה שלהם במהלך איפוס בהפעלה - אך הפוטנציומטרים הדיגיטליים טיפלו בחיסרון זה. בתחילה היה זה מקובל בתכנון לגרום למעבד המערכת לקרוא בחזרה את הגדרת הדיגיפוט במהלך הפעולה, ואז לטעון מחדש את ההגדרה בהפעלתו מחדש. עם זאת, זה יצר שיבושי הפעלה ולעתים קרובות לא היה זה קביל עבור תקינות המערכת וביצועיה.

כדי להתמודד עם דאגה זו, היצרנים הוסיפו טכנולוגיית זיכרון לא-נדיף (NVM) מבוסס-EEPROM לפוטנציומטרים דיגיטליים. עם NVM, פוטנציומטרים דיגיטליים יכולים לשמור על מיקום המגב המתוכנת האחרון שלהם כאשר הספקת-הכוח מתנתקת, בעוד שגירסות תכנות חד-פעמי (OTP) מאפשרות למתכנן להגדיר את מיקום האיפוס בהפעלה (POR) של המגב לערך מוגדר-מראש.

NVM מאפשר שיפורים אחרים. לדוגמה, ב- AD5141BCPZ10‏ מבית Analog Devices‏ שגיאת טולרנס הנגד שלו מאוחסנת בזיכרון EEPROM‏ (איור 10‏). ההתקן הוא פוטנציומטר דיגיטלי לא-נדיף ניתן-לכתיבה-חוזרת עם ערוץ-יחיד, 128/256 מיקומים התומך בשני הממשקים C‏^2‏I‏ ו- SPI‏. באמצעות ערכי הטולרנס המאוחסנים, המתכננים יכולים לחשב את התנגדות קצה-לקצה בפועל בדיוק של 0.01% כדי להגדיר את היחס בין מקטעי הדיגיפוט "מעל המגב" ו"מתחת המגב". דיוק זה הוא טוב פי מאה יותר מהדיוק של 1% בפוטנציומטרים דיגיטליים עם דיוק גבוה עוד יותר ללא NVM‏.

איור 10‏: הדיגיפוט AD5141BCPZ10‏ מבית Analog Devices‏ כולל זיכרון לא-נדיף ניתן-לכתיבה-חוזרת (EEPROM‏) היכול לשמש לאחסון הגדרות איפוס בהפעלה הרצויות, כמו גם את גורמי הכיול עבור מערך הנגדים שלו עצמו. (מקור התמונה: Analog Devices)

אופן הגדרת הגבר לינארי זה מאפשר תכנות בלתי-תלוי של ההתנגדות בין הדקי הפוטנציומטר הדיגיטלי באמצעות נגדי המחרוזת _AW‏R ו_WB‏R, ומאפשר תיאום נגדים מדויק ביותר (איור 11‏). דיוק כזה נדרש לעיתים לצורך היפוך טופולוגיות מגברים, לדוגמה, כאשר ההגבר נקבע על ידי היחס בין שני נגדים.

איור 11: ה- NVM בדיגיפוט יכול לשמש גם לאחסון התנגדויות מכוילות מעל ומתחת למגב עבור מעגלים המשתמשים ביחסי התנגדות מדויקים כדי להגדיר את ההגבר של מגבר. (מקור התמונה: Analog Devices)

היו ערנים לאידיוסינקרטיות של פוטנציומטרים דיגיטליים

בעוד שדיגיפוטים נמצאים בשימוש נרחב כדי להחליף התקנים מסורתיים פחות רצויים או לא-מעשיים, יש להם כמה מאפיינים שהמתכננים צריכים להביא בחשבון. לדוגמה, מגב המתכת של פוטנציומטר יוצר מגע עם האלמנט ההתנגדותי עם התנגדות מגע כמעט-אפס, ובדרך כלל מקדם הטמפרטורה הוא זניח. אולם במקרה של דיגיפוט, המגב הוא אלמנט CMOS עם התנגדות מתונה אך עדיין משמעותית, בסדר גודל של מעשרות אוהם ועד kΩ‏ 1‏. אם זרם של 1 מיליאמפר (mA) עובר דרך מגב של ‎1 kΩ, המפל המתקבל של 1 וולט על פני המגב עשוי להגביל את התחום הדינמי של אות היציאה.

יתר על כן, התנגדות מגבים זו היא פונקציה של מתח וטמפרטורה מיושמים, ולכן היא מכניסה אי-לינאריות ובכך עיוותים של אותות AC במסלול האות. מקדם הטמפרטורה הטיפוסי למגב של כ- 300 חלקים למיליון לכל מעלה צלזיוס (ppm/⁰C‏) עלול להיות משמעותי ויש להביא אותו בחשבון בתקציב השגיאה עבור תכנים עם דיוק גבוה. דגמי פוטנציומטרים דיגיטליים מוצעים גם עם מקדם נמוך הרבה יותר.

סיכום

הפוטנציומטר הדיגיטלי (דיגיפוט, Digipot) הוא מעגל-משולב (IC‏) מוגדר דיגיטלית המחליף את הפוטנציומטר האלקטרומכני הקלאסי בארכיטקטורות מערכת רבות ובתכני מעגלים. לא רק שהוא מקטין את גודל המוצר ואת הסבירות לשגיאות עקב הזזה שלא בכוונה, אלא שהוא גם מוסיף תאימות עם מעבדים ובכך תוכנה, תוך שהוא מציע דיוק רב יותר ורזולוציה גבוהה יותר (במידת הצורך) לצד מאפיינים שימושיים אחרים.

כפי שהוצג, פוטנציומטרים דיגיטליים זמינים במגוון רחב של ערכי התנגדות נומינליים, גודלי צעד ודיוק, בעוד שתוספת של זיכרון לא-נדיף מרחיבה את יכולתם ומתגברת על מחסום חשוב לשימוש בהם ביישומים רבים.

קריאה נוספת

1. מעגלים-משולבים (IC‏) עונים לאתגר של נורות LED‏ ניתנות-לעמעום במעגלים נדחפי-TRIAC‏