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"Digitalpotentiometer"

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Digitalpotentiometer und ihre Funktionsweise

Digitale Potentiometer sind keine Potentiometer im herkömmlichen Sinne. Es handelt sich bei diesen Bauteilen um integrierte Schaltungen (IC), die in ihrer Funktion herkömmliche analoge Potentiometer quasi nachbilden. Sie werden verwendet, um analoge Signale und ihre Pegel von digitalen Bausteinen, wie beispielsweise Mikrocontrollern, steuern zu können. Digitale Potentiometer bilden also quasi eine Art Schnittstelle zwischen digitalen Steuerschaltungen und der analogen Signalverarbeitung. Um die Funktion dieser Bauteile zu verstehen, kann man sich eine ganze Reihe von einzelnen Widerständen vorstellen, die in Reihe geschaltet sind. Jeder dieser Widerstände kann über ein Schaltelement mit dem Ausgang der Schaltung verbunden werden. Weniger einzelne Widerstände bilden dann einen geringen Widerstand. Je mehr dieser einzelnen Widerstände, in Reihe geschaltet, zum Ausgang geführt werden, desto höher wird der Gesamtwiderstand der Schaltung. Der Abgriff des Gesamtwiderstandes kann mittels der eingebauten Schaltelemente an jeder Stelle der Reihenschaltung vorgenommen werden. Die Steuerung des Digitalpotentiometers erfolgt über digitale Protokolle wie beispielsweise I²C oder SPI, welche von einer Vielzahl von Mikrocontrollern unterstützt werden.

Der Gesamtwiderstand in einzelnen Schritten

Die digitalen Potentiometer enthalten einzelne Widerstände in unterschiedlicher Anzahl. Diese Anzahl der einzelnen Widerstände wird in der Regel in Bit angegeben. Eine Angabe von acht Bit beispielsweise bedeutet, dass 256 einzelne Schritte möglich sind. Diese Auflösung ist eine der am häufigsten verwendeten. Erhältlich sind Digitalpotentiometer mit unterschiedlich hohen. Einmal eingestellte Werte des digitalen Potentiometers werden in einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher abgelegt. Bei der Verwendung nichtflüchtiger Speicher wird das digitale Potentiometer nach dem erneuten Anlegen der Betriebsspannung entweder auf einem vordefinierten Standardwert oder dem Mittelwert eingestellt.

Einschränkungen bei der Verwendung digitaler Potentiometer

Durch die Reihenschaltung einer begrenzten Anzahl von einzelnen Widerständen ist kein wirkliches analoges Signal realisierbar. Tatsächlich erfolgt ein schrittweises Anheben oder Absenken der Ausgangsspannung.
Bedingt durch ihren internen Aufbau vertragen digitale Potentiometer nur sehr geringe Ströme im Bereich von einigen zehn Milliampere.
Ebenso eingeschränkt ist die Betriebsspannung. Die meisten dieser Bauteile werden mit einer Betriebsspannung und von etwa 5 Volt betrieben. Höhere Betriebsspannungen sind in der Regel nicht vorgesehen. Das Ersetzen eines herkömmlichen Potentiometers durch ein digitales Bauteil ist dadurch in vielen Fällen nur durch eine zusätzliche Elektronik möglich.

Digitale Potentiometer und ihre Vorteile

  • Der größte Vorteil digitaler Potentiometer besteht darin, dass die Bauteile wegen fehlenden mechanischen Komponenten (einen Schleifkontakt) absolut verschleißfrei arbeiten.
  • In Audioschaltungen (Verstärkern) kann durch die Verwendung digitaler Potentiometer kein störendes Schleifgeräusch (Kratzen) auftreten. Dies gilt natürlich auch für eventuell auftretende Störsignale analoger Bauteile in anderen Schaltungen.
  • Je nach Auflösung der digitalen Schaltung kann jede gewünschte Ausgangsspannung in mehr oder weniger vielen Schritten jederzeit reproduzierbar wiederhergestellt werden.

Erhältliche Widerstandswerte

Inzwischen sind digitale Potentiometer wegen ihrer steigenden Verbreitung in der Elektronik mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Widerstandswerten erhältlich. Trotzdem beschränkt sich das Angebot an Widerstandswerte (zurzeit) auf einen Bereich von etwa 1 bis 500 Kiloohm.
Haben Sie Hinweise, Verbesserungs- oder Korrekturvorschläge zum Ratgebertext Digitalpotentiometer, dann informieren Sie uns bitte per Formular.

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