单数控电位器 (XDCP™) 双电源/低功耗/1024抽头/SPI总线
一
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概述
1 描述
X9110将一个单数控电位器(XDCP)集成在一个单片CMOS集成电路中
数控电位器由包含1023个电阻单元的电阻阵列构成在每个电阻单元之间有通过开关连接到滑动端的抽头点阵列中滑动端的位置由用户通过SPI总线接口控制电位器还相应地配有一个易失性滑动端计数寄存器WCR和四个非易失性的数据寄存器这些数据寄存器可由用户直接读出或写入滑动端计数寄存器WCR的内容通过开关控制电阻阵列中滑动端的位置上电时可将默认数据寄存器DR0的内容重新调用至滑动端计数寄存器WCR中
XDCP可用作三终端的电位器或两终端的可变电阻应用范围广泛包括控制参数调整和信号处理
12 特点
1024个电阻抽头10位分辨率
用于电位器写读和传输操作的SPI串行接口 滑动端电阻5V时典型值为40 四个非易失性的数据寄存器
对滑动端的多个位置进行非易失性存储
上电时的重新调用功能上电时装载已保存的滑动端位置 待机电流<3A最大值 系统VCC2.7V至5.5V 模拟V+/V-5V至+5V 100K点对点电阻 数据保存期为100年
每个寄存器的每位可承受100000次数据擦写
14引脚TSSOP封装15引脚CSP封装芯片比例封装与厂商联系可获得 双电源类型为X9111 低功耗CMOS
13 应用范围
1 电路层次应用范围 改变电压放大器的增益
为比较器和检测器提供可编程的直流电压基准 控制音频电路的音量
修整电压放大器电路中的偏移电压误差 设置稳压器的输出电压
调整惠斯通电桥电路中的电阻
控制滤波器电路中的增益特性频率和品质因数 设置传感器信号调节电路中的比例因子和零点 更改定时器电路的频率和占空比
改变RF电路中引脚二极管衰减器的直流偏压
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 为反馈电路提供一个控制变量(IV或 R)
2 系统层次应用范围 调整液晶显示屏的对比度
控制通讯系统中发光二极管发送器的功率电平
设置和调节无线系统中RF功率放大器的直流偏压点 控制音频和家庭娱乐系统的增益
为RF无线系统中的调谐器提供可变的直流偏压 设置温度控制系统中的工作点 控制工业系统中传感器的工作点
调整人工智能系统中的偏移和增益误差
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4 功能方框图
简图
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详细功能方框图
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 15 引脚排列及说明
1 引脚排列如下图
2 引脚功能配置表
引脚 引脚 符号 功能 TSSOP CSP 1 V+ 模拟电源电压 2 SO 串行数据输出 3 A0 器件地址 4 SCK 串行时钟 5 WP 硬件写保护 6 SI 串行数据输入 7 VSS 系统地 8 V- 模拟电源电压 9 CS 10 HOLD 11 RW 12 RH 13 RL 14 VCC
片选 器件选择中止串行总线 电位器滑动端 电位器高端 电位器低端 系统电源电压
3 引脚说明 总线接口引脚 串行输出SO
SO是串行数据输出引脚在读操作期间数据从该引脚移出数据在串行时钟的下降沿一位一位地移出
串行输入SI
SI是串行数据输入引脚所有写入电位器和电位器寄存器的操作码字节地址和数据都通过该引脚输入数据由串行时钟的上升沿锁存
串行时钟SCK
SCK输入脚用于为X9110的数据输入和输出提供时钟
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ HOLD引脚可用来
中止与控制器的连续通信而不用复位连续时序为了中止通信在SCK为低电平时必须将HOLD也拉低为了恢复通信当SCK再次为低电平时必须将HOLD拉高如果不使用中止功能则应该一直保持HOLD引脚为高电平
器件地址A0
地址输入引脚用于设置8位从地址从地址串行数据流A0必须与地址输入A0X9110的通信 片选脚
引脚匹配以启动与
HOLD
HOLD与CS引脚连接可选中器件一旦器件被选中并且连续的时序开始进行
CS
当CS为高电平时X9110不被选中串行输入SO引脚为高阻抗并且除非内部写周期正在进行器件将进入待机状态CS为低电平则使能X9110将其置入有效工作状态应注意在上电后在开始任何操作之前要求在CS脚上有从高到低的跳变
硬件写保护输入
WP
可防止对数据寄存器的非易失性写操作
当WP引脚为低时
电位器引脚 RH RL
RH和RL引脚等效于机械电位器的连接端 RW
滑动引脚等效于机械电位器的滑动端
偏压电源引脚
系统电源电压(VCC)和电源地(VSS)
VCC引脚是系统电源电压脚VSS引脚是系统地脚
模拟电源电压(V+和V-)
这些电源是电位器的模拟电源电压V+ 电源与滑动端开关连接而V- 电源用于加偏压到开关和集成电路的内部P+衬底这两个电源均可设置电位器的电压极限
二
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工作原理
1 器件描述
串行接口
X9110支持SPI接口的硬件协议器件可通过SI输入端访问并且数据在SCK上升沿一位一位被移入在整个操作过程中CS必须为低电平HOLD引脚和WP引脚必须为高电平
SO和SI引脚可以连接在一起因为它们有三态输出端这有助于减少系统引脚数
电阻阵列说明
X9110由电阻阵列构成见图1该阵列包含1023个分立的电阻单元这些电阻单元串行连接列的每个物理端等效于机械电位器的固定端RH和RL输入端
阵
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 在阵列的两端和每个电阻单元之间有一个CMOS开关连接到滑动输出端(RW) 在独立的阵列中一次只可接通一个开关
这些开关由滑动端计数寄存器WCR控制WCR的10位(WCR[9:0])被解码以选择和使能1024个开关中的一个
图1 电位器详细方框图
滑动端计数寄存器 (WCR)
X9110包含一个滑动端计数寄存器见表1用于XDCP电位器WCR等效于一个串入并出的寄存器/计数器其输出端被解码以沿着电阻阵列从1024个开关中选择一个WCR的内容可以用以下三种方法更改
串行装载来直接对其写入1可由主机通过写滑动端计数寄存器指令2可通过传送4个相
应数据寄存器之一的内容由XFR数据寄存器间接对其写入3在上电时对其加载数据寄存器0DR0的内容
滑动端计数寄存器是一个易失性的寄存器也就是说它的内容在X9110掉电时会丢失尽管在上电时该寄存器会自动加载数据寄存器0DR0的值但这不同于掉电时的值推荐使用上电指南以确保将DR0的值正确地载入WCR中
数据寄存器DR
电位器有四个10位非易失性的数据寄存器这些寄存器可由主机直接读或写数据也可以在四个数据寄存器中的任何一个和滑动端计数寄存器之间传送所有改变数据寄存器中数据的操作都是非易失性操作最多会耗时10ms
如果是不要求存储电位器多个设置值的应用数据寄存器则可用作系统参数或用户选择数据的常规存储区DR[9:0]用于存储1024个滑动端位置(0 ~1023)中的一个见表2
状态寄存器SR
这个1位状态寄存器用于存储系统的状态见表3
WIP正在进行的写操作的状态位只读 -当WIP=1时表明高电压写周期正在进行 -当WIP=0时表明没有进行高电平写周期
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 表1 滑动端计数寄存器WCR10位WCR9-WCR0用于存储当前滑动端的位置V表示易失性
表2 数据寄存器
DR
10位
位9-位0
用于存储滑动端位置或数据
NV表示非易失性
表3 状态寄存器
SR
1位
22 器件指令
ID和A
辨识字节
跟随在CS上从高到低跳变后的主机发至X9110的第一个字节即称作辩识字节从地址中的4个最高有效位是器件类型辨识符ID[3:0]位是X9110的器件辨识字节ID它固定为0101[B]见表4
ID字节中的A0位是内部从地址器件的物理地址由A0输入引脚的状态来定义从地址由用户在外部规定X9110将串行数据流与地址输入状态进行比较为使X9110可顺利继续命令序列地址位的比较一定要成功只有在器件的从地址与由主机发出的器件输入地址相匹配才能执行该指令A0输入端可由CMOS输入信号或通过将其连接到VCC或VSS来激活
表4 辨识字节格式
R/W位用于设置器件的读或写方式
指令字节和寄存器选择
在辨识字节之后发送至X9110的字节包含指令和寄存器指针信息这3个最高有效位用于提供指令操作码(I[2:0])RB和RA位指向四个寄存器中的一个格式如表5所示
表5 指令字节格式
七个指令中有五个指令的长度为4个字节
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这些指令是
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 读取选中的电位器的当前滑动端的位置 -读滑动端计数寄存器
-写滑动端计数寄存器变更选中的电位器的当前滑动端的位置
读取选中的数据寄存器的内容 -读数据寄存器
-写数据寄存器对选中的数据寄存器写入一个新值
该命令恢复WIP位的内容WIP位表明内部写周期是否在进行 -读状态
4字节指令的基本序列如图3所示这些4字节指令在WCR和数据寄存器中的一个之间交换数据数据从数据寄存器传送到WCR实质上是对静态RAM的一次写操作静态RAM控制着滑动端的位置滑动端对该操作的响应会在tWRL时间内延迟从WCR当前滑动端的位置到数据寄存器的一次数据传送也是对非易失性存储器的一次写入最少要耗时tWR才能完成这类数据传送可在电位器和其相应的一个寄存器之间发生读状态寄存器指令是唯一有特殊格式的指令见图4
有两个指令要求以一个两字节的序列来完成见图2这两个指令可在主机与X9110之间主机和一个数据寄存器之间或直接在主机和滑动端计数寄存器之间传输数据它们是
该指令传输指定数据寄存器的内容到相应的滑动端计数寄-XFR数据寄存器到滑动端计数寄存器
存器
该指令传输指定滑动端计数寄存器的内容到指定的相应数-XFR滑动端计数寄存器到数据寄存器
据寄存器
详情请见指令格式
正在进行的写操作WIP位
器件在接收到一次完整的写序列后CS引脚发生从低到高的跳变此时数据寄存器的内容被存储到非易失性的存储器中此内部写操作的过程可由正在进行的写操作位WIP监控可用读状态命
令对WIP位读见图4
上电掉电要求
V+电压必须一直大于或等于RH或RL端的电压而且RH或RL端的电压必须一直大于或等于V-端的电压在上电和掉电期间VCCV+和V-必须在1ms之内达到各自的最终值
图2 两字节指令序列
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 图3 四字节指令序列对WCR或数据寄存器的读或写
图4 四字节指令序列读状态寄存器
表6 指令集
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 指令格式
读滑动端计数寄存器
WCR
写滑动端计数寄存器
WCR
读数据寄存器DR
写数据寄存器DR
传输数据寄存器DR
的内容到滑动端计数寄存器
WCR
传输滑动端计数寄存器
WCR
的内容到数据寄存器
DR
读状态寄存器SR
注1表示主机发出的器件地址 A0
2WCRx代表滑动端计数寄存器中滑动端的位置数据
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 3X不必考虑
三
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特性
1 极限参数
工作温度 –65°C至+135°C 贮存温度 –65°C至+150°C SCK任何地址输入端上的电压相对于VSS –1V至+7V V+端上的电压相对于VSS4 10V
4 -10V V-端上的电压相对于VSS
(V+) – (V-) 12V RH / RL端上的电压 V+ RL /RH端上的电压 V- 引线温度焊接10秒 300°C IW10秒 ±6mA
注强度超出所列的极限参数可能导致器件的永久性损坏这些仅仅是极限参数并不意味着在极限条件下或在任何其它超出推荐工作条件所示参数的情况下器件能有效工作延长在极限参数条件下的工作时间会影响器件的可靠性
32 推荐工作条件
33 模拟特性在推荐的工业级工作条件下2.7V工作除非另有规定
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 注1绝对线性用于确定实际滑动端的电压与期望滑动端电压之间的差而这在电位器中由滑动端的位置确定
2相对线性用于确定电位器中两个相邻抽头位置之间电压的实际变化是对步距误差的测量 3MI = RTOT / 1023或(RH – RL) / 1023单电位器 4VCC, V+, V-在1 ms内必须达到其最终值 5n = 0, 1, 2, …,1023; m =0, 1, 2, …, 1022
34 直流工作特性在推荐工作条件下除非另有规定
35 耐久性和数据保存期
36 电容
37 上电时序
注6该参数未经100%测试
7tPUR和tPUW是从最后的电源(Vcc-)稳定到可发出特定指令所需要的延迟时间这两个参数未经100%
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 测试
8RH, RL, RW引脚上的额定静电放电ESD为1.5KV人体模型HBM最大漏电流1.0µA上的静电放电为2.0KV
其它此脚
38 交流测试条件
输入脉冲电平 输入上升和下降时间 输入和输出定时电平
VCCx0.1 VCCx0.9
10ns VCCx0.5
3
9 等效交流负载电路
310 交流时序
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 3
11 高电平写周期时序
符号 tWR
参数
高电平写周期时间存储指令
典型值 最大值 单位 5 10 ms
3
12 XDCP
符号 tWRPO tWRL
数控电位器时序
最小值 最大值 单位 5 10 s 5 10 s 参数
在第三路最后的电源稳定后滑动端的响应时间
滑动端的响应时间 指令发出后所有装载指令
313 符号表
四 时序表
输入时序
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 输出时序
HOLD时序
XDCP时序
对所有负载指令而言
写保护和器件地址引脚时序
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 五 应用资料
可变分压器 两终端可变电阻可变电流
电位器基本配置
三终端电位器
应用电路
非反向放大器 稳压器
偏移电压调节 带滞后功能的比较器
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 衰减器 滤波器
反向放大器 等效L-R电路
函数发生器
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 六
封装信息
14引脚塑料
TSSOP
封装类型V
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武汉力源信息技术服务有限公司免费电话８００－８８０８０５１ 七
订购信息
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