Aufgrund ihrer Eigenschaften wie hohe Genauigkeit, kleine Baugröße und hohe Zuverlässigkeit sowie der Verfügbarkeit vielfältiger Schnittstellen sind Digitalpotentiometer in zahlreichen Applikationen die optimale Alternative zu rein mechanischen Potentiometern.

Herkömmliche mechanische Potentiometer wie Drehschalter oder Knöpfe lassen sich mit mechanischen Encodern emulieren. Diese haben normalerweise drei Anschlüsse: Masse und zwei Anschlüsse mit phasenverschobenen Rechtecksignalen. Dieser Analogtipp zeigt, wie Applikationen, die diese Art von manuellem Controller benötigen, Digitalpotentiometer wie den AD511x mit digitalem Up/Down-Interface nutzen können.

Die nichtflüchtigen Digitalpotentiometer AD5111/AD5113/AD5115 bieten eine Auflösung mit 128/64/32 Positionen, eine maximale Widerstandstoleranz von ±8% und eine Strombelastbarkeit von ±6 mA. Sie eignen sich somit als Ersatz für mechanische Potentiometer.

Aufgrund der Stromaufnahme von 750 nA, der Versorgungsspannung von 2,3 bis 5,5 V und dem kleinen Gehäuse sind sie für portable und batteriegespeiste Applikationen geeignet.

Das Up/Down Interface, das so entwickelt wurde, dass es den linearen Widerstand bei Taktfrequenzen bis 50 MHz erhöht oder senkt, hat aus drei Eingänge: Chip Select (CS), Up/Down (U/D) und Clock (CLK). Wenn CS auf Low-Potenzial gezogen wird, wird der interne Zähler bei jeder fallenden Signalflanke von CLK und je nach Status von U/D erhöht oder verringert.

Manuell-digitale Steuerung über Up/Down-Schnittstelle

Das Up/Down Interface erlaubt auch eine hybride manuell-digitale Steuerung. Das Hybrid-Interface kann implementiert werden, indem man einen Zweifach-DPDT-Schalter des Typs ADG636 verwendet, um entweder den mechanischen Encoder oder den Mikrocontroller zu selektieren (Bild 1).

Bild 1: Hybrid-Interface-Verbindung mit dem Zweifach-DPDT-Schalter des Typs ADG636 (Bild: Analog Devices)

Vier GPIO-Pins sind für die digitale Schnittstelle erforderlich. Ein Stift ist für die Wahl des Steuerkonzepts vorgesehen und drei Stifte zum Treiben von CS, U/D und CLK.

Chip Select (CS) schaltet das Digitalpotentiometer ab, um eine kontrollierte Umgebung sicherzustellen, wenn der Multiplexer seinen Zustand ändert. Das Hybrid-Interface ermöglicht, dass die Shutdown-Betriebsart des Digitalpotentiometers und das On-Chip-EEPROM verwendet werden können.

Mechanische Encoder ziehen ihre Ausgänge nicht auf High-Potenzial. Daher sind Pull-up Widerstände am manuellen Interface erforderlich. Normalerweise kann der Eingang Up/Down (U/D) nur aktualisiert werden, wenn sich der Eingang Clock (CLK) auf Low-Potenzial befindet. Diese Anforderung wird, wie in Bild 1 gezeigt, mit einem zusätzlichen D-Flip-Flop gelöst.