引言 与 机械电位器相比，数字电位器有许多优点。但是在有些应用场合，数字电位器的分辨率往往达不到设计要求，通常{zd0}抽头数为1 024。以X9241为例，内部包括一个I2C接口和4个64抽头的数字电位器，可独立使用，也可串联使用，如按常规方法使用，其分辨率较低，即使4个电 位器串联，也只能达到256个抽头。本文提出了一种软件、硬件结合的方法，可使电位器的中间抽头数达到8 001个，分辨率达到O．008％。 1 设计原理 1．1 基本原理 高 分辨率数字电位器POT由4个电位器组成，如图1所示，4个数字电位器POT0、POT1、POT2、POT3均为64抽头数字电位器。 POTO、 POT3的固定端并联，滑动端分别接POT12的固定端。POT12由POT1、POT2串联，组成一个127抽头的电位器。4个独立电位器阻值相等，可 根据需要选取。高分辨率数字电位器的固定端为VH、VL，滑动端为VW，VW由POT1、POT2的2个滑动端并连。
现采取以下控制策略： ①若POT3的滑动端位置为x，则POTO的滑动端位置同步调节到x+1，即两电位器始终保持1的间隔，相当于粗调节； ②调节POTl2滑动端位置y，相当于把间隔为1的区间再细分若干等分，即细调节。 采用等校电路法，可得到z与x、y的关系。 设VL、VH端电位分别为0、U，滑动端电位为UW，根据电学公式可得： 由式(1)、式(2)推出式(3)，得VW端输出电位。
因为x、y、z均为整数，所以有：
1．2 控制算法 式(5)、(6)即为实现高分辨率数字电位器的基本公式。为了软件设计，还必须建立POT的中间抽头位置z与POT0、POT1、POT2、POT3的中间抽头位置的关系。 根据图1可知：
2 硬件电路 2．1 X9241数字电位器 X9241是Xicor公司生产的数字电位器，内部包括1个I2C接口和4个64位数字电位器POTO、POT1、POT2、POT3。每个数字电位器由电阻阵列及与之对应的滑动端计数寄存器WCR、4个位数据寄存器R0～R3等部分构成。其引脚配置如图3所示。
3 程序设计 3．1 读写单个数字电位器函数设计 根据X9241的指令结构和控制时序，可以编写读写单个数字电位器的程序。 (1) 改变电位器中间抽头命令(写WCR)时序以写电位器POT0为例，把电位器0的中间抽头WCR设置为20H(X9241每个电位器的{zd0}抽头数是 64，即有效值小于63)。命令控制字为101000000B，即AOH；若在电路中AOA1A2A3均接低电平，则器件地址为01010000B，即 50H。其命令序列如下： Start→发送地址50H→Ack→发送命令字A0H→ACK→发送20H→ACK→Stop。 (2)读电位器中间抽头位置命令(读WCR)时序以读电位器POT1为例，把电位器1的中间抽头WCR位置值读回。命令控制字为100100000B，即90H；若在电路中AOA1A2A3均接低电平，则器件地址为01010000B，即50H。其命令序列如下： Start→发送地址50H→Ack→发送命令字90H→ACK→接收1个字节→ACK→Stop。 3．2 主函数设计 本函数的功能是把设计的数字电位器POT的中间抽头位置z转换为4个独立数字电位器POT0～POT3的中间抽头位置寄存器WCR的值x0～x3，同时控制POT1、POT2的控制位CM和DW，如图6所示。
结语 采用软硬件协同的方法，能以较低的成本实现高分辩率数字电位器的设计。同一芯片中4个数字电位器的良好匹配和电压跟随器的应用，使设计的数字电位器具有更好的线性度。在实际应用中，为了提高带负载能力，需要在滑动输出端接一输出缓冲器。
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