Elektor

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Unter den Typenbe-
zeichnungen X9440
und X9448 bietet Xicor
zwei elektronische Doppel-Potentio-
meter (EEPOTs) an. Auf dem in
CMOS-Technik hergestellten Chip ist
zusätzlich ein Spannungskomparator
pro Kanal integriert. Alle Funktionen

werden digital gesteu-
ert: entweder über
einen SPI- oder I2C-

Bus. Bild 1 zeigt das interne Funktions-
schema. Die Spannungsteiler bestehen
aus jeweils 63 in Serie geschalteten
Widerständen, der nominale Gesamt-
widerstand der Kette beträgt wahl-

Obwohl die Digitalisie-

rung unaufhaltsam

fortschreitet, bleiben

der analogen Technik

immer noch einige

Domänen erhalten.

Ein Beispiel ist das

Potentiometer, zu

dem es bisher kein

vollständig digitales

Äquivalent gibt. Die

elektronischen Poten-

tiometer X9440 und

X9448 von Xicor

nähern sich diesem

Ideal an, sie verbin-

den die Flexibilität

eines analogen Bau-

elements mit den

weitreichenden Mög-

lichkeiten der digita-

len Steuerung.

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Digitale Potentiometer

Xicor-Chips mit allen Funktionen

1

a

b

Bild 1. Blockschaltbild
des X9440 und des
X9448. Die Unter-
schiede beschränken
sich auf das serielle
Interface.

Im Applikator werden interessante, meist neue Bauteile und ihre Anwendungen vorgestellt. Die
Erhältlichkeit ist nicht garantiert. Der Inhalt basiert auf Herstellerangaben und ist nicht vom Elek-
tor-Labor auf Praxistauglichkeit überprüft!

APPLIKATOR

weise 2,5 k oder 10 k. Von jedem Ver-
bindungspunkt führt eine Leitung
über einen Schalter zum Anschluß des
”Schleifers”, so daß insgesamt 64

Abgreifpunkte (entsprechend 6 Bit)
vorhanden sind. Welcher Abgreifpunkt
auf die gemeinsame Leitung durchge-
schaltet wird, hängt von der digitalen

Steuerung ab. Beim X9440 werden die
Funktionen über einen SPI-Bus gesteu-
ert, während der X9448 mit einem I2C-
Bus arbeitet. Durch dieses Konzept
sind die beiden ICs für den Einsatz in
Mikrocontrollerschaltungen bestens
geeignet. Der Spanungskomparator,
der zu jedem elektronischen Potentio-
meter gehört, vergleicht die Spannung
am Abgriff (V

W

) mit der Eingangs-

spannung (V

IN

).

Die Potentiometer- und Komparator-
Funktionen werden über zwei Register
gesteuert: das Wiper Counter Register
(WCR) und das Analog Control Regi-
ster (ACR). Der Inhalt des WCR
bestimmt die Stellung des ”Schleifers”,
der Inhalt des ACR steuert das Verhal-
ten des Komparators.
Außer dem flüchtigen WCR und ACR
sind auf dem Chip acht weitere nicht-

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2

a

b

Potentiometer-Anschlüsse

VH (VH0 und VH1), VL (VL0 und VL1)
Die Pins V

H

und V

L

sind mit den äußeren Anschlüssen der

Kohleschicht eines herkömmlichen Potentiometers vergleichbar.

V

W

(V

W0

und V

W1

)

Dieser Pin entspricht dem Anschluß des Schleifers bei einem her-
kömmlichen Poti. Er ist außerdem intern mit dem invertierenden
Eingang des zugehörigen Spannungskomparators verbunden.

Komparator- und sonstige Anschlüsse

Voltage Input (V

NI0

und V

NI1

)

Mit V

NI0

und V

NI1

sind die Anschlüsse der nichtinvertierenden

Komparatoreingänge bezeichnet.

Gepufferte Ausgänge (V

OUT0

und V

OUT1

)

An Ausgang V

OUT0

bzw. V

OUT1

erscheint das gepufferte

Ausgangssignal des betreffenden Komparators. Der Ausgang
kann über ein Steuerbit im Analog Control Register (ACR) deakti-
viert werden.

Hardware Write Protection Input (WP)
Bei niedriger Spannung an diesem Eingang wird das Überschrei-
ben der Register ACR und WCR verhindert.

V

-

und V

+

An diese Pins muß die Betriebsspannung für die analogen IC-
Sektionen gelegt werden.

V

CC

und V

SS

Betriebsspannungsanschlüsse für die digitalen Interface- und
Steuersektionen.

Interface X9440

Serial Output (SO)
Serieller Push-Pull-Datenausgang. Innerhalb eines Lesezyklus
werden die Daten mit der negativen Taktsignalflanke hinaus-
geschoben.

Serial Input (SI)
Serieller Dateneingang. Alle Opcodes, Byte-Adressen und Daten
gelangen über diesen Eingang ins IC. Die Daten werden mit der
Vorderflanke des Taktsignals übernommen.

Serial Clock (SCK)
Eingang für das Taktsignal, mit dem die Daten ein- und aus-
gelesen werden.

Chip Select (CS)
Bei hoher Spannung an diesem Pin ist der X9440 nicht selektiert.
In diesem Fall ist die Impedanz von SO hoch, das IC arbeitet im
Standby-Mode.

Hold
Der Hold-Eingang dient zusammen mit Chip Select zur Selek-
tierung des Chip. Die serielle Datenübertragung kann mit Hold
unterbrochen werden, ohne sie vollständig abzubrechen. Eine
Pause wird eingeleitet, wenn die Spannung an Hold niedrig und
gleichzeitig auch das Taktsignal an SCK niedrig ist. Wenn die
Hold-Funktion nicht verwendet wird, muß der Pin an hohe
Spannung gelegt werden.

Adreßleitungen (A0...A1)
An ein SPI-Interface können maximal vier Komponenten ange-
schlossen werden. Über A0 und A1 werden die beiden oberen Bit
der 8-Bit-Slave-Adresse festgelegt.

Interface X9448

Serial Clock (SCL)
Anschluß für das Taktsignal, mit dem die Daten ein- und aus-
gelesen werden.

Serial Data (SDA)
Bidirektionaler Anschluß für den seriellen Datentransport zum
und vom IC.

Adreßleitungen (A0...A3)
An einen I2C-Zweidrahtbus können maximal 16 Komponenten
angeschlossen werden. Über die Adreßleitungen A0...A3 werden
die oberen vier Bit der 8-Bit-Slave-Adresse festgelegt.

Bild 2. Die Anschlußbele-
gung der beiden ICs, die
in zwei Gehäusevarianten
(SOIC und TSSOP) erhält-
lich sind.

flüchtige 6-Bit-Register integriert, die
der Anwender für verschiedene
Zwecke nutzen kann.

W

I D E R S T A N D S A R R A Y

Wie schon erwähnt, befinden sich auf
dem Chip zwei Widerstandsarrays
(eins für jedes Poti), die aus jeweils 63
miteinander verketteten Einzelwider-
ständen zusammengesetzt sind.
Anfang und Ende einer Kette (V

H

und

V

L

) lassen sich mit den Anschlüssen

der Kohleschichtbahn eines herkömm-
lichen Potentiometers vergleichen. Die
Verbindungspunkte innerhalb einer
Widerstandskette können ebenso wie
ihr Anfang und Ende über elektroni-
sche Schalter mit der zugehörigen
Sammelschiene verbunden werden.
Gleichzeitig kann immer nur ein einzi-
ger Schalter geschlossen sein. Der
Inhalt des 6 Bit breiten Wiper Counter
Register (WCR) definiert die Position
des geschlossenen Schalters.
Ein Wert kann in das WCR direkt über
den Bus geschrieben werden. Außer-
dem ist das Kopieren eines Wertes
möglich, der zuvor in einem der vier
Datenregister abgelegt wurde. Die
WCRs und die Datenregister können
vom steuernden Prozessor oder Con-
troller sowohl beschrieben als auch
gelesen werden.

F

L A G S U N D

R

E G I S T E R

Der Komparator vergleicht die abge-
griffene Spannung V

W

mit der Span-

nung am externen Eingang V

in

.

Gesteuert werden der Komparator
und die zugehörige Logik über die Bits
Shutdown, Latch und Enable des Ana-
log Control Register (ACR). Das En-
able-Bit ist für die Verbindung des
Komparator-Ausgangs mit dem exter-
nen Anschluß V

OUT

zuständig, mit

dem Latch-Bit kann der logische
Zustand des Ausgangs gehalten wer-
den, und das Shutdown-Bit schaltet
den analogen Teil des Potis ab. Diese
Aktionen dienen zur Senkung des
Stromverbrauchs bei Batteriebetrieb.
Das ACR läßt sich ebenso wie die
übrigen Register über das Bus-Inter-
face laden. Für beide im IC integrier-
ten Potentiometer und Komparatoren
ist ein gemeinsames Bus-Interface
vorhanden. Auch andere wichtige
Chip-Komponenten werden gemein-
sam genutzt.

W

I P E R

C

O U N T E R

-

U N D

A

N A L O G

C

O N T R O L

R

E G I S T E R

Wie Bild 2 zeigt, gehört zu jedem
Potentiometer (auf dem Chip sind zwei
identische Potis integriert) ein Wiper
Counter Register (WCR) und ein Ana-
log Control Register (ACR). Das WCR
ist mit einem Seriell-Ein-/Parallel-Aus-

Schieberegister ver-
gleichbar. Die paral-
lelen Schieberegi-
ster-Ausgänge steu-
ern die 64 Schalter,
die die Abgreif-
punkte des Widerstandsarrays mit der
Ausgangsleitung verbinden.
Um die Inhalte von WCR und ACR zu
ändern, gibt es vier Möglichkeiten:
- Der Wert wird vom Prozessor oder

Controller seriell direkt in ein Regi-
ster geschrieben (z. B. mit dem Befehl
Write WCR).

- Der Wert wird aus einem der vier

zugehörigen Datenregister über-
nommen (indirektes Laden). Der
Befehl XFR Data bewirkt, daß der
Wert in das Zielregister parallel über-
tragen wird.

- Der Inhalt des Zielregisters wird

schrittweise erhöht oder herabgesetzt
(Inkrement/Dekrement). Diese Mög-
lichkeit gibt es sinnvollerweise nur
beim WCR.

- Beim Einschalten der Betriebsspan-

nung wird der Inhalt von Datenregi-
ster 0 (R0) übernommen.

Das Wiper Counter Register und das
Analog Control Register sind flüchtige
Speicher, die nach Abschalten der
Stromversorgung ihre Inhalte verlie-
ren. Trotzdem sind die Registerinhalte
beim Einschalten nicht undefiniert:
ACR und WCR werden in diesem Fall
automatisch aus Datenregister R0 gela-
den. Die Prozeduren zum Program-
mieren von ACR und WCR sind iden-
tisch. Zu beachten ist lediglich, daß
beim WCR nur sechs Bit die Abgreif-
position bestimmen, während beim
ACR nur drei Bit die Arbeitsweise des
Komparators festlegen.

D

A T E N

-

R E G I S T E R

Zu jedem der bei-
den integrierten
e l e k t r o n i s c h e n

Potentiometer gehören vier nichtflüch-
tige Datenregister, die beliebig beschrie-
ben und gelesen werden können.
Außerdem ist es möglich, die Inhalte
direkt in das zugehörige Analog Con-
trol Register oder Wiper Counter Regi-
ster zu kopieren. Die Zugriffszeit der
nichtflüchtigen Datenregister beträgt
maximal 10 ms. Wenn diese Register
nicht zur Steuerung der elektronischen
Potentiometer verwendet werden, ste-
hen sie zur nichtflüchtigen Speiche-
rung anderer Daten zur Verfügung.
Der Hersteller garantiert, daß jedes Bit
mindestens 100000 mal geändert wer-
den kann und daß die Daten minde-
stens 100 Jahre lang erhalten bleiben.

A

N S C H L Ü S S E

Die elektronischen Potentiometer
X9440 und X9448 sind nur in SMD-
Gehäusen (SOIC und TSSOP) erhält-
lich, die Anschlußbelegung geht aus
Bild 3 hervor. Die Anschlüsse lassen
sich drei Gruppen zuordnen: Host-
Interface-, Potentiometer- und Kompa-
rator-Anschlüsse. Unterschiede zwi-
schen dem X9440 (SPI-Bus) und dem
X9448 (I2C-Bus) gibt es nur bei den
Pins, die in Zusammenhang mit dem
Host-Interface stehen.
Die vollständigen Datenblätter können
im PDF-Format von der Internet-Site
des Herstellers http://www.xicor.com
heruntergeladen werden.

(990023gd)

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Bild 3. Die ICs enthalten vier
allgemeine Register, einen
Zähler (WCR) und eine Rei-
henschaltung von Wider-
ständen, die über FETs mit
einem gemeinsamen
Anschluß verbunden sind.

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