AD5172/AD5173是256位一次可编程双通道I2C数字电位器

特征

2通道，256位OTP（一次性可编程）设置和遗忘电阻设置，低成本替代EEMEM；启动OTP前的无限调整；OTP覆盖允许用户动态调整；定义的预置；端到端电阻：2.5 kΩ、10 kΩ、50 kΩ、100 kΩ；紧凑型MSOP-10（3 mm×4.9 mm）包装；快速沉降时间：通电时tS=5微秒；雨刮器寄存器的完全读/写；打开预设到中刻度的电源；额外包地址解码引脚AD0和AD1（AD5173）；单电源2.7 V至5.5 V；低温系数：35ppm/℃；低功耗，IDD=6微安（最大值）；宽工作温度：–40°C至+125°C；提供评估板和软件；在工厂编程应用中，软件取代了μC。

应用

系统校准；电子水平设置；新设计中的Mechanical Trimmers®更换；永久性工厂PCB设置；压力、温度、位置的传感器调整，化学和光学传感器；射频放大器偏压；汽车电子调整；增益控制和偏移调整。

概述

AD5172/AD5173是双通道、256位、一次性可编程（OTP）数字电位器使用保险丝的链接技术实现记忆保留电阻设置。对于不需要对数字电位器设置进行编程的用户来说，OTP是EEMEM的经济有效的替代品记忆不止一次。此装置执行与机械电位计相同的电子调节功能，或具有高分辨率、固态可靠性和优异低温系数性能的可变电阻器。

AD5172/AD5173使用2线I2C兼容数字接口编程。允许无限调整在永久设置电阻值之前。在OTP期间启动时，一个永久性熔断器命令冻结雨刮器定位（类似于在机械修剪机上放置环氧树脂）。

与传统的OTP数字电位器不同，AD5172/AD5173有一个独特的临时OTP覆盖功能，即使在保险丝烧断后也可以进行新的调整。但是，在随后的通电条件下，OTP设置会恢复。此功能允许用户处理这些数字带有可编程预设的挥发性电位计。

对于在工厂，模拟设备提供设备编程软件在Windows®NT®2000和XP®操作系统上运行。此软件有效地替代了任何外部I2C控制器，从而提高了用户系统的上市时间。

典型性能特征

测试电路

图27到图34说明了定义产品规格表中使用的试验条件。

操作

AD5172/AD5173是一个256位数字控制可变电阻器（VR），采用熔丝连接技术实现电阻设置的记忆保持。

内部电源打开预设将在通电期间将雨刮器置于中刻度。如果已激活OTP功能，则设备将在用户定义的永久设置下通电。

一次性编程（OTP）

在OTP激活之前，AD5172/AD5173在初始通电期间预设为中刻度。将雨刮器设置在所需位置后，可通过设置T位高位和适当的编码（见表5和表6）永久设置电阻。请注意，保险丝连接技术需要6伏电压才能使内部保险丝熔断，以达到给定的设置。用户只能尝试一次熔断器。编程完成后，电源电压必须降至2.7 V至5.5 V的正常工作范围。

设备控制电路有两个验证位，E1和E0，可以读回以检查编程状态（见表7）。用户应始终读取验证位，以确保保险丝正确熔断。保险丝熔断后，所有保险丝锁在随后通电时启用；因此，输出对应于存储的设置。图35显示了一个详细的功能框图。

可变电阻和电压编程

变阻器操作

端子A和B之间的RDAC标称电阻为2.5 kΩ、10 kΩ、50 kΩ和100 kΩ。VR的标称电阻（R）有256个接触点，通过刮水器端子和B端子接触。RDAC锁存器中的8位数据被解码以选择256个可能设置中的一个。

假设使用10 kΩ部件，则雨刮器的第一个连接从数据0x00的B端子开始。因为有一个50Ω的雨刮器接触电阻，这样的连接在端子W和B之间产生最小100Ω（2×50Ω）的电阻。第二个连接是第一个分接头，对应于139 Ω (RWB = RAB/256 + 2 × RW = 39 Ω + 2 × 50 Ω)用于0x01。第三个连接是下一个抽头点，表示数据0x02的178Ω（2×39Ω+2×50Ω），以此类推。每增加一个LSB数据值，雨刮器就会向上移动电阻梯，直到最后一个抽头点达到 10,100 Ω (RAB + 2 × RW)。

确定W和B之间数字编程输出电阻的一般方程式是：

其中，D是加载在8位RDAC寄存器中的二进制代码的十进制等效值，R是端到端电阻，R是由内部开关的导通电阻产生的雨刮器电阻。

总之，如果R=10 kΩ且A端子开路，则为RDAC锁存码设置输出电阻R，如表5所示。

注意，在零刻度条件下，存在100Ω的有限雨刮器电阻。在这种状态下，应注意将W和B之间的电流限制在不超过20毫安的最大脉冲电流。否则，可能会导致内部开关触点退化或损坏。

与机械电位计类似，雨刮器W和端子A之间的RDAC电阻也产生数字控制的互补电阻R。使用这些端子时，B端子可以打开。设置R的电阻值从电阻的最大值开始，并随着锁存器中加载的数据值的增加而减小。这个操作的一般方程式是：

如果R=10 kΩ且B端子开路，则为RDAC锁存码设置以下输出电阻R，如表6所示。

典型的设备对设备匹配取决于工艺批次，其变化可能高达±30%。由于电阻元件采用薄膜技术加工，R随温度的变化具有非常低的35 ppm/℃温度系数。AB公司

对电位计分压器编程

电压输出操作

数字电位器很容易在雨刮器到B和雨刮器到a的位置生成与a到B的输入电压成比例的分压器。与V到GND的极性（必须为正）不同，a-B、W-a和W-B之间的电压可以是任意极性。

如果忽略雨刮器电阻对近似值的影响，将A端子连接到5 V，B端子连接到接地，则会在雨刮器连接到B时产生输出电压，从0 V开始，直到小于5 V的1 LSB。每个LSB的电压等于施加在AB端子上的电压除以电位计分压器的256个位置。定义施加在端子A和B上的任何有效输入电压相对于接地的V输出电压的一般方程式为：

为了更精确的计算，包括雨刮器阻力的影响，V可以被发现为：

数字电位器在分压器模式下的操作会导致更精确的超温操作。与变阻器模式不同，输出电压主要取决于内部电阻R和R的比值，而不是绝对值。因此，温度漂移降低到15ppm/℃。

ESD保护

所有数字输入SDA、SCL、AD0和AD1-均采用串联输入电阻器和并联齐纳ESD结构进行保护，如图39和图40所示。

终端电压工作范围

AD5172/AD5173 V至GND电源定义了3端数字电位计正常工作的边界条件。端子A、B和W上出现的超过V或GND的电源信号被内部正向偏置二极管钳制（见图41）。

通电顺序

由于ESD保护二极管限制了端子A、B和W处的电压符合性（见图41），因此在向端子A、B和W施加任何电压之前，为V/GND供电是很重要的。否则，二极管将被正向偏置，从而使V无意中通电，并可能影响用户电路的其余部分。理想的通电顺序是先接地，再接数字输入，再接V/V/V。只要在V/GND之后通电，V、V和数字输入的相对顺序就不重要了。

电源注意事项

为了减少封装管脚数，将一次性编程和正常工作电压电源都应用于AD5172/AD5173的同一V端子。AD5172/AD5173采用熔丝连接技术，需要6伏电压来烧断内部保险丝，以达到给定的设置。用户只能尝试一次熔断器。编程完成后，电源电压必须降至正常的2.7 V至5.5 V工作范围。这种双电压要求需要电源之间的隔离。保险丝编程电源（车载稳压器或机架式电源）的额定电压必须为6 V，并且必须能够提供400毫秒的100毫安瞬态电流，以便一次性编程成功。编程完成后，必须拆下6 V电源，以便在2.7 V至5.5 V的正常工作电流水平下正常工作。图42显示了使用跳线的最简单实现。这种方法节省一个电压源，但需要额外的电流和手动配置。

在3.5 V到5.5 V系统中，另一种方法是在系统电源和OTP电源之间添加一个信号二极管进行隔离，如图43所示。

对于在2.7 V下操作系统的用户，使用建议使用双向低阈值P-Ch mosfet对于电源的隔离，如图44所示，假设先施加2.7 V系统电压，然后P1和P2门被拉到地上，从而打开P1和因此，AD5172/AD5173的VDD接近2.7V。当找到AD5172/AD5173设置时，工厂测试仪对VDD施加6伏电压；也施加6伏电压关闭P1和P2的门。OTP命令此时执行以对AD5172/AD5173进行编程2.7V电源因此受到保护。一旦OTP完成，测试仪撤销6 V和AD5172/AD5173的设置是永久固定的。

AD5172/AD5173通过吹气实现OTP功能内部保险丝。用户应始终一次性使用6V第一个程序命令的程序电压要求。不符合此要求可能导致保险丝结构的改变，使编程不可操作。

不良的印刷电路板布局会引入可能影响保险丝编程的寄生因素。因此，建议添加1微F钽电容器与1nF陶瓷电容器并联尽可能靠近VDD引脚。这些电容器有助于确保通过提供适当的电流密度，OTP编程成功。电容值的组合提供了高频瞬态响应和更大的延长尖峰电流。通常，C1最小化任何瞬态干扰和低频波动，而C2减少高频噪声。

布局注意事项

采用紧凑的最小引线长度是一个好的做法布局设计。输入的导线应与最小导体长度。接地路径应具有低电阻和低电感。

请注意，数字地面也应远程连接到模拟地面的一个点，以尽量减少地面反弹。

评估软件/硬件

有两种控制AD5172/AD5173的方法。用户可以使用计算机软件或外部IC控制器对设备进行编程。

软件编程

由于一次性可编程功能的优点，用户可以考虑在将最终产品交付给最终用户之前在工厂对设备进行编程。ADI提供了一个设备编程软件，可以在工厂中运行Windows 95或更高版本的pc上实现。因此，不需要外部控制器，这大大缩短了开发时间。程序是一个不需要任何编程语言或用户编程技能的可执行文件。它易于安装和使用。图46显示了软件接口。该软件可从www.analog.com下载。

AD5172/AD5173在OTP编程前通电后从中刻度开始。为了增加或减少阻力，用户可以简单地移动左边的滚动条。要写入任何特定值，用户应使用上屏幕中的位模式并按下运行按钮。向设备写入数据的格式如表7所示。一旦找到所需的设置，用户可按下程序永久按钮，以炸毁内部保险丝。

要从设备读取验证位和数据，用户只需按read按钮。读取位的格式如表8所示。

要在工厂中应用设备编程软件，用户必须修改并行端口电缆，并为控制信号分别配置SDA写入、SCL、SDA读取和DGND的管脚2、3、15和25（图47）。用户还应将AD5172/AD5173的印刷电路板与SCL和SDA焊盘布置在一起，如图48所示，这样可以插入pogo引脚进行工厂编程。

I2C接口

S=启动条件P=停止条件

A=确认

AD0，AD1=封装引脚可编程地址位

X=不在乎

W=写入

R=读取

A0=RDAC子地址选择位

SD=关机将雨刮器连接到B端子并断开A端子。它不改变雨刮器寄存器的内容。

T=OTP编程位。逻辑1对雨刮器进行永久编程。

OW=覆盖保险丝设置并将数字电位计编程为不同的设置。请注意，通电后，数字电位计将预设为中刻度或保险丝设置，具体取决于保险丝是否熔断。

D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0=数据位。

E1，E0=OTP验证位。

0，0=准备好编程。

1，0=致命错误。有些保险丝没有烧断。不要重试。放弃这个单位。

1，1=编程成功。无法进一步调整。

集成电路兼容2线串行总线2

2线IC串行总线协议操作如下：

1、主机通过建立一个启动条件来启动数据传输，即当SCL高时，SDA线路上发生从高到低的转换（见图50和图51）。以下字节是从地址字节，它由从机地址和R/W位组成（该位确定数据是从从设备读取还是写入从设备）。AD5172有一个固定的从机地址字节，而AD5173有两个可配置的地址位AD0和AD1（见图50和图51）。

其地址对应于发送地址的从机通过在第九时钟脉冲期间将SDA线拉低来响应（这称为确认位）。在此阶段，总线上的所有其他设备保持空闲，而所选设备等待数据写入或读取其串行寄存器。如果R/W位高，主设备从从设备读取。如果R/W位低，则主设备写入从设备。

2、在写模式下，第二个字节是指令字节。指令字节的第一位（MSB）是RDAC子地址选择位。逻辑低选择通道1；逻辑高选择通道2。

第二个MSB，SD，是一个关闭位。当雨刮器对端子B短路时，逻辑高导致端子A断路。此操作在变阻器模式下产生几乎0Ω，在电位计模式下产生0 V。需要注意的是，关机操作不会干扰寄存器的内容。当从关机状态恢复时，先前的设置将应用于RDAC。此外，在关机期间，可以对新设置进行编程。当零件从关闭状态返回时，相应的虚拟现实设置将应用于RDAC。

第三个MSB T是OTP编程位。逻辑高会烧断多功能保险丝，并对电阻设置进行永久编程。

第四个MSB必须始终位于逻辑0处。

第五个MSB，OW，是一个覆盖位。当提升到逻辑高电平时，即使内部保险丝熔断，OW也允许更改RDAC设置。但是，一旦OW返回到逻辑零，RDAC的位置将返回到覆盖之前的设置。因为OW不是静态的，如果设备断电并打开，RDAC将预设为中刻度或保险丝熔断的设置，这取决于保险丝是否已永久设置。指令字节中的其余位并不重要（参见图50和图51）。在确认指令字节后，写入模式中的最后一个字节是数据字节。数据以9个时钟脉冲（8个数据位后跟一个确认位）的顺序通过串行总线传输。SDA线上的跃迁必须发生在SCL低期，并在SCL高期保持稳定（见图49）。

3、在读取模式下，数据字节紧跟在从机地址字节的确认之后。数据以9个时钟脉冲的顺序通过串行总线传输（与写入模式略有不同，写入模式中有8个数据位，后跟一个确认位）。同样，SDA线上的跃迁必须发生在SCL低期，并在SCL高期保持稳定（见图52和图53）。

请注意，感兴趣的频道是以前在写入模式中选择的频道。如果用户需要读取两个通道的RDAC值，则必须在写入模式下对第一个通道进行编程，然后切换到读取模式以读取第一个通道值。之后，用户必须在选择第二个通道的情况下切换回写入模式，并在读取模式下读取第二个通道值。用户无需在写入模式下发出帧3数据字节，以进行后续的回读操作。编程格式参见图52和图53。

在数据字节之后，验证字节包含两个验证位E0和E1。这些位表示一次性编程的状态（参见图52和图53）。

4、在读取或写入所有数据位后，主机将建立停止条件。停止条件定义为当SCL高时SDA线上的从低到高的转换。在写入模式下，主机在10时钟脉冲期间将SDA线拉高，以建立停止条件（参见图50和图51）。在读取模式下，主机对第九个时钟脉冲（即，SDA线路保持高电平）发出No应答。然后，主设备在10时钟脉冲之前使SDA线变低，这将变高以建立停止条件（参见图52和图53）。

重复写入功能使用户可以灵活地在仅寻址和指示一次零件后多次更新RDAC输出。例如，在RDAC在写入模式下确认其从机地址和指令字节后，RDAC输出将在每个连续字节上更新。如果需要不同的指令，写入/读取模式必须以新的从机地址、指令和数据字节重新开始。同样，也允许RDAC的重复读取功能。

一条总线上有多个设备（仅限AD5173）

图54显示了同一串行总线上的四个AD5173。每个都有一个不同的从机地址，因为它们的AD0和AD1引脚不同。这允许总线上的每个设备独立地被写入或读取。主设备输出总线驱动程序是完全I2C兼容接口中的开漏下拉式。

引脚配置和功能说明

外形尺寸