Potenciómetro digital

Un potenciómetro digital (también llamado convertidor digital-analógico resistivo , ^{[ 1 ]} o informalmente digipot ) es un componente electrónico controlado digitalmente que imita las funciones analógicas de un potenciómetro . Se utiliza a menudo para ajustar y escalar señales analógicas mediante microcontroladores .

Un potenciómetro digital se construye a partir de un circuito integrado de escalera de resistencias o un convertidor digital-analógico, aunque la construcción con escalera de resistencias es la más común. Cada paso de la escalera de resistencias tiene su propio interruptor que lo conecta al terminal de salida del potenciómetro. El paso seleccionado determina la relación de resistencia del potenciómetro digital. El número de pasos se indica normalmente con un valor de bits; por ejemplo, 8 bits equivalen a 256 pasos. Si bien 8 bits es la resolución más común, existen resoluciones entre 5 y 10 bits (de 32 a 1024 pasos). ^{[ 2 ]} Un potenciómetro digital utiliza protocolos como I²C o un bus de interfaz periférica serial para la señalización; algunos utilizan protocolos más simples de subida/bajada. Los usos típicos de los potenciómetros digitales se encuentran en circuitos que requieren control de ganancia de amplificadores (frecuentemente amplificadores de instrumentación ), balanceo de audio de pequeña señal y ajuste de offset.

El material de la resistencia suele ser polisilicio o de película delgada. ^{[ 3 ]}

La mayoría de los potenciómetros digitales utilizan únicamente memoria volátil , lo que significa que olvidan su posición al apagarse (al encenderse, informan un valor predeterminado, a menudo su valor medio). Cuando se utilizan, su última posición puede ser almacenada por el microcontrolador o FPGA al que están conectados. Algunos potenciómetros digitales incluyen su propio almacenamiento no volátil, ^{[ 4 ]} por lo que su lectura predeterminada al encenderse será la misma que mostraban antes de apagarse. ^{[ 5 ]}

Si bien son bastante similares a los potenciómetros normales, los potenciómetros digitales están limitados por un límite de corriente en el rango de decenas de miliamperios. Además, la mayoría de los potenciómetros digitales limitan el rango de voltaje en los dos terminales de entrada (de la resistencia) al rango de la fuente de alimentación digital (por ejemplo, 0-5  VCC), por lo que puede ser necesario un circuito adicional para reemplazar un potenciómetro convencional (aunque también hay disponibles potenciómetros digitales con voltajes analógicos de doble fuente de alimentación separados). ^{[ 6 ]} Además, en lugar del control aparentemente continuo que se puede obtener de un potenciómetro resistivo multivuelta, los potenciómetros digitales tienen pasos discretos en la resistencia.

Otra limitación es que a menudo se requiere una lógica especial para comprobar el cruce por cero de una señal de CA analógica, lo que permite modificar el valor de la resistencia sin que se produzca un clic audible en la salida de los amplificadores de audio. (Se necesita un esquema).

Los potenciómetros digitales volátiles también se diferencian de los electromecánicos en que, al encenderse, la resistencia se restablece a un valor predeterminado (posiblemente diferente) tras un ciclo de encendido. Asimismo, su resistencia solo es válida cuando se aplica la tensión de alimentación de CC correcta. Al interrumpirse la tensión, la resistencia entre los dos extremos y el cursor (nominal) queda indefinida. En un circuito con amplificador operacional , la impedancia en estado apagado de un potenciómetro real puede ayudar a estabilizar el punto de operación de CC del circuito durante la fase de encendido. Esto puede no ocurrir cuando se utiliza un potenciómetro digital.

Tanto los potenciómetros electromecánicos como los digitales suelen tener tolerancias deficientes (típicamente ±20%), ^{[ 7 ]} coeficientes de temperatura deficientes ^{[ 8 ]} (hasta varios cientos de ppm por grado C), ^{[ 8 ]} y una resistencia de parada que suele ser de aproximadamente 0,5-1% de la resistencia a escala completa. Cabe señalar que la resistencia de parada es la resistencia residual cuando la resistencia entre el terminal y el cursor se ajusta al valor mínimo.

Con un potenciómetro digital, la resistencia podría depender de la tensión de alimentación. ^{[ 7 ]}

Los potenciómetros digitales tienen un ancho de banda limitado debido a la capacitancia parásita del dispositivo. Los componentes con menor resistencia de extremo a extremo suelen tener un mayor ancho de banda.

La puerta de transmisión /elemento de conmutación en el potenciómetro digital provoca distorsiones armónicas.

Un DAC multiplicador utilizado como potenciómetro digital puede eliminar la mayoría de estas limitaciones. ^{[ 9 ]} Normalmente, es posible un rango de señal de +15 V a -15 V, con control de 16 bits, es decir, 65535 puntos de ajuste discretos, y la deriva y la no linealidad son despreciables. Sin embargo, un DAC debe inicializarse cada vez que se enciende el sistema, lo que generalmente se realiza mediante software en un microcontrolador integrado. Un DAC multiplicador no puede utilizarse directamente como reóstato (conexión de 2 hilos), pero en ese modo un potenciómetro digital funciona mal de todos modos, debido a su coeficiente de temperatura y tolerancia de resistencia.

• LCD - contraste/brillo
• Calibración del sensor
• Control de volumen digital
• Comparadores programables
• Filtros programables de paso bajo/alto

• Potenciómetro motorizado

• Automatización de consola

• Potenciómetro digital: la guía de resistencias
• Diseño con potenciómetros controlados digitalmente (XDCP) de Intersil