基于AD5272多组变阻器电路设计

简介

本文记录了基于D5272三组电子变阻器电路模块的设计。该模块可以用于基于面包板搭建的各种实验电路的测试功能。相比于“机械变阻器^[1]”，该模块更加小巧，通道多，设计比较方便。可以直接精确设置各通道的电阻值。

确定是，电子变阻器的频率响应比起机械变阻器要小。这部分详细参见“AD5272数字变阻器^[2]”中的内容。

电路设计

工程文件：

D:\zhuoqing\AltiumDesigner\Tools\2020\DigitRheostat\DigitRheostat.PcbDoc

1. 原理图设计

2. PCB 设计

设计电路板，使其适合快速制版。获得快速制版后的电路板，经过焊接形成测试电路板圆形。

下面是安装有蓝牙通信模块后的测试电路：

三个电子变阻器的量程分别为：

软件设计

D:\zhuoqing\window\C51\STC\Tools\DigitRheostat\DigitRheostat.uvproj

//***************************************
//                    PROCESS THE DEBUG BUFFER
//------------------------------------------------------------------------------
void SerialDebugProcessBuffer(void) {
    unsigned int nNumber;
    unsigned int nAddress;
            
    SerialDebugBuffer2Argument();
    if(g_ucSDANumber * 0) return;

    if(strcmp("hello",                (char *)STD_ARG[0]) * 0)
        printf("%s is ready !\r\n", VERSION_STRING);
    
    else IFARG0("ad5272set") {
        sscanf(SDA(1), "%d", &nNumber);
        sscanf(SDA(2), "%d", &nAddress);
        AD5272SetAddress(nAddress);
        AD5272WriteRDAC(nNumber);
    }
    else printf("Error command : %s !\r\n", STD_ARG[0]);
}

控制软件说明：

发送命令的格式为：

ad5272 number address

number:0~1023 ：设置电阻从最小增加到最大量程。address: 0,1,2 ：分别对应着三个变阻器。从左到右分别是 CH0,CH2,CH1

特性测试

1. 电子变阻器应用电压范围

使用一个 电阻与AD5272串联，接入测试交流信号，测量分压在AD5272上的输出电压波形。具体实验电路如下图所示：

通过分压输出的波形可以看到AD5272的端口电压大体上不能够小于0V，不能够大于其工作电压（5V）。如果超出了这个范围，信号就被钳位在0~5V之间。

因此在实际应用中，一方面需要避免电子变阻器工作电压超出这个范围，另外在电子变阻器上需要加上保护串联电阻，以免超出电压范围之后出现过大的输入电流或者输出电压。

下图显示了AD5272电阻变化过程中，其上的分压信号开始饱和过程。

绘制上述动图的PYTHON程序为：

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#******************************
# TEST2.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-04-25
#
# Note:
#******************************

from headm import *
from tsmodule.tshardware    import *
from tsmodule.tsdraw        import *

gifid = 5

tsgifff()

for i in range(17):
    data = int(1024 / 16 * i / 10)
    if data >= 1024: data = 1023

    zbcmd(b'ad5272set %d 1'%data)

    time.sleep(.2)

    tsgifaa()


dop2gif(gifid = gifid)
printf('\a')

#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : TEST2.PY
#******************************

参考文献：

1. AD5272数字变阻器^[3]

2. 机械变阻器^[4]

Reference