如何計算數(shù)字電位計的游標電壓

MAX5481/MAX5483數(shù)據(jù)資料提供了計算游標電壓的復雜公式，力求非常精確。本應(yīng)用說明解釋了該計算所涉及的問題，并將該過程分解為更小的步驟。它還討論了確定最低有效位 （LSB） 的正確方法。

介紹

有時，在我們努力做到非常精確時，我們會讓事情看起來非常困難。MAX5481/MAX5482數(shù)字電位器的游標電壓計算公式就是一個恰當?shù)睦印?/p>

器件的數(shù)據(jù)手冊（第12頁和第13頁）提供了以下計算游標電壓（V在):

難怪人們被關(guān)掉了？我們只想知道游標電壓。

這是什么FSE和ZSE的東西？我們?yōu)槭裁搓P(guān)心？

如果我們將它們分解為更小的步驟，這些公式就不那么令人生畏了。

我們將首先從FSE和ZSE開始。數(shù)據(jù)手冊（第2頁）的“電氣特性”表表明FSE和ZSE分別是“滿量程誤差”和“零量程誤差”。從本質(zhì)上講，這些參數(shù)描述了電位計頂部和底部可能發(fā)生的殘余電阻。這也適用于機械電位計。

現(xiàn)在，當我們設(shè)計電路時，忘記FSE和ZSE——它們很小，無論如何我們都無法改變它們。

因此，我們可以簡化等式1，它變成：

其中D是游標電壓的一步。因此，一步是電位器頂部的電壓減去底部電壓除以1023。此值也是 1 LSB（最低有效位）。

為什么是 1023 而不是 1024？

圖 1 顯示了我們最終如何得到 1023 而不是 1024 背后的操作概念。請注意，如果有 8（0 到 7）步進（開關(guān)），則步長之間少一個電壓（即只有 7 個電阻或 LSB）。零是我們免費獲得的參考。

圖1.說明步進數(shù)與電阻數(shù)的關(guān)系。

為了便于說明，假設(shè)電位計的底部為0.2V，電位計的頂部為2.2V，采用5V電源（圖2）。

我們知道MAX5482端到端為50kΩ。如果電位計兩端有2V電壓，則R2兩端需要有該電壓的十分之一。因此R2為5kΩ。因為我們知道電壓和電阻，所以我們可以計算電流。

R1將有5V負2.2V，兩端為我們2.8V。我們可以查看比率，而不是計算電流（因為我們可以在腦海中做到這一點）。如果2V等于50kΩ，則2.8V等于70kΩ（1kΩ的4.50倍）。

電位計兩端有2V電壓。除以 1023 表示每個 LSB 為 0.001955V。

圖2.典型的電阻分壓器電路。

現(xiàn)在的雨刮器電壓

如果游標電壓（Vin） 在 D 步長 500，則 500 乘以 1 LSB 為 0.9775V 加上 R2 兩端的電壓 （0.2V），總共為 1.1775V。

現(xiàn)在回到公式2。

公式2簡單地說，VFSE和VZSE以1 LSB的電壓測量（FSE和ZSE以LSB為單位測量）。也就是說，VH和VL之間的差除以1023——是的，數(shù)據(jù)手冊是錯誤的。

從數(shù)據(jù)資料的“電氣特性”表中可以看出，MAX5482的FSE為-0.75 LSB。因此，-0.75 乘以 0.001955V（上面的 LSB 值）得到 -0.001466V。因此，VFSE 比 H 端子 2V 的標稱電壓低 0.001466V，換句話說，即 1.9985V VFSE。

而且，ZSE 是 +1.45 LSB （+1.45 乘以 0.001955V），或比 L 端子的 0.2V 高 0.002835V。這為我們提供了總共 0.202835V VZSE。

機械電位計數(shù)據(jù)手冊有一個典型的規(guī)格，說明游標在電和旋轉(zhuǎn)度上可以接近旋轉(zhuǎn)的末端。這些規(guī)格相當于數(shù)字電位計中的FSE和ZSE。

結(jié)論

本應(yīng)用筆記解釋了確定數(shù)字電位器游標電壓所需的相關(guān)計算。通過將過程分解為更小的步驟，它為這些計算建立了更簡單的方法：由于端點誤差（FSE和ZSE）僅為0.28%，因此公式3足以計算大多數(shù)應(yīng)用中的游標電壓。

然而，我們忽略了一個誤差，在這個電路中可能大一百倍：電位計的±20%至±30%的端到端容差。

審核編輯：郭婷