Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Funktionsweise digitales Potentiometer


von Mi H. (kathal99)


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Hallo zusammen,
mich interessiert die Funktionsweise von digitalen Potentiometern. Ich 
habe im Internet gesehen, dass die ICs mehrere Widerstände enthalten und 
je nach Abgriffspunkte des Wipers bzw. Schalter, der umgelegt wird, 
ergibt sich die über dem Potentiometer abfallende Spannung.
Ich frage mich nun, ob die Versorgungsspannung folglich mind. so groß 
sein muss, wie die über dem Poti abfallende Spannung.

Außerdem hat mich gewundert, dass es kaum Potentiometer gibt, über die 
mehr als 7V abfällt. Gibt es hierfür einen speziellen Grund?

Grüße
kathal99

von Kurt (Gast)


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Es lässt sich wohl nicht vermeiden, dass die Analogschalter zur 
Beeinflussung von Analogsignalen mit Spannungen arbeiten müssen, die 
größer (egal, ob positiv, oder negativ) als das Analogsignal sind.

Schon mit altmodischen Analogschaltern aus der 4000er Reihe (CD4051..3) 
konnte man Analogsignale im Bereich der Logikversorgungsspannung 
schalten.
Bei V_DD - V_SS = 15 V waren das 15 Vpp, also 7,5 V +/- 7,5 Vp.

Wenn das nicht reicht, ist dein Schaltungskonzept unausgereift.
Der Rest der Welt kommt damit jedenfalls klar.

von Kurt (Gast)


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Achso:
Digitalpotentiometer sind auch nur Analogschalter mit definierten 
Widerständen im Analog-Schaltweg. Die haben die gleichen 
Einschränkungen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Mi H. schrieb:

> mich interessiert die Funktionsweise von digitalen Potentiometern. Ich
> habe im Internet gesehen, dass die ICs mehrere Widerstände enthalten und
> je nach Abgriffspunkte des Wipers bzw. Schalter, der umgelegt wird,
> ergibt sich die über dem Potentiometer abfallende Spannung.

Ja.

> Ich frage mich nun, ob die Versorgungsspannung folglich mind. so groß
> sein muss, wie die über dem Poti abfallende Spannung.

Ja.

> Außerdem hat mich gewundert, dass es kaum Potentiometer gibt, über
> die mehr als 7V abfällt. Gibt es hierfür einen speziellen Grund?

Du meinst sicher "über denen mehr als 7V abfallen dürfen".

Ja. Siehe 2.


Du siehst also: "digitale Potentiometer" taugen nur im Ausnahmefall als 
direkter Ersatz für ihre "analogen" Namensgeber.

Dafür knacken, rauschen und knistern sie nicht. Und haben exzellente 
Reproduzierbarkeit und exzellenten Gleichlauf.

: Bearbeitet durch User
von Dergute W. (derguteweka)


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Mi H. schrieb:
> Gibt es hierfür einen speziellen Grund?

Einer der Gruende ist, dass digitale Potis eigentlich ein rechter Kack 
sind.
Und man davon ausgehen kann, dass wenn man meint, ein dig. Poti dringend 
zu brauchen, man doch eigentlich immer auf dem Holzweg ist.
Klingt komisch, ist aber so.

SCNR,
WK

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Dergute W. schrieb:
> wenn man meint, ein dig. Poti dringend zu brauchen, man doch eigentlich
> immer auf dem Holzweg ist.
Die waren so gut wie ausgestorben, aber dann kam die 
Entwicklergeneration "Arduino". Ich vermute, dass ein Großteil der 
Produktion ihren Weg in Bastlerschubladen gefunden hat.

Mi H. schrieb:
> Ich frage mich nun, ob die Versorgungsspannung folglich mind. so groß
> sein muss, wie die über dem Poti abfallende Spannung.
Nicht nur das. Sie muss sogar auf dem selben Potential liegen. Genaueres 
steht im Datenblatt des vorgesehenen Bauteils.

von Icke (Gast)


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Dergute W. schrieb:
> Und man davon ausgehen kann, dass wenn man meint, ein dig. Poti dringend
> zu brauchen, man doch eigentlich immer auf dem Holzweg ist.
> Klingt komisch, ist aber so.

Die haben durchaus ihre Anwendungszwecke - wie bei den meisten 
besonderen Bauteilen.

Ich verwende so etwas beispielsweise in der einmaligen Konfiguration von 
analogen Steuersignalen (AD5170).Und da bestimmt gleich wieder jemand um 
die Ecke kommt mit 'nimm doch einen uC' kann er gleich überlegen 
wievielPapier er dafür schreiben will um den zusätzlichen Controller 
nach EN50128 (Safety im Bahnbereich) am Gutachter vorbei zu 
bekommen...So ein Digitalpoti kann nämlich noch als HW durchgehen.

Oder in einer dynamischen Variante (AD5259) - da liegt der Vorteil dass 
der Nachweis der entsprechenden Funktion per Analogdaten nachgewiesen 
werden kann (abgesehen davon dass eine mumerische Variante an dem zu 
kleinen Parameterspeicher scheitert - der natürlich nicht einfach 
vergrößert werden kann)

Es gibt also schon Anwendungsgebiete für die Teile :).

von Peter D. (peda)


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Icke schrieb:
> Ich verwende so etwas beispielsweise in der einmaligen Konfiguration von
> analogen Steuersignalen (AD5170).

Mouser meint dazu nur:
- Lagerbestand: Nicht verfügbar
- abgekündigt

Ich hab sowas auch noch nie benötigt.

von Paul (Gast)


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Icke schrieb:
> So ein Digitalpoti kann nämlich noch als HW durchgehen.

Und da musst du nichts nachweisen? Nichtmal was passiert wenn dein 
Controller am Zeiger dreht und die Werte im Poti auf MAX setzt?
Den Auditor will ich auch haben...

von NichtWichtig (Gast)


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Icke schrieb:
>
> Die haben durchaus ihre Anwendungszwecke - wie bei den meisten
> besonderen Bauteilen.
>
> Ich verwende so etwas beispielsweise in der einmaligen Konfiguration von
> analogen Steuersignalen (AD5170).Und da bestimmt gleich wieder jemand um
> die Ecke kommt mit 'nimm doch einen uC' kann er gleich überlegen
> wievielPapier er dafür schreiben will um den zusätzlichen Controller
> nach EN50128 (Safety im Bahnbereich) am Gutachter vorbei zu
> bekommen...So ein Digitalpoti kann nämlich noch als HW durchgehen.
>
> Oder in einer dynamischen Variante (AD5259) - da liegt der Vorteil dass
> der Nachweis der entsprechenden Funktion per Analogdaten nachgewiesen
> werden kann (abgesehen davon dass eine mumerische Variante an dem zu
> kleinen Parameterspeicher scheitert - der natürlich nicht einfach
> vergrößert werden kann)
>
> Es gibt also schon Anwendungsgebiete für die Teile :).

So ist es!

Z.B. Audiobedienterminal mit reichlich analogen Ein- und Augängen, jeder 
per Digitalpoti einstellbar.

von Tom (Gast)


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Nur so zur Information... Was die Spannungen angeht, es gibt z.B. den 
ISL22323 der auch +/-5V also wie 10V kann, obwohl der selber nur an 
einer 5V einfachen Spannung hängt. ABER! Leider ist auch speziell dieser 
IC zur Zeit bei Mouser nicht erhältlich. Wenn interessant, eventuell mal 
bei Mouser nur nach ISL223 suchen und sich anzeigen lassen, was es da 
sonnst noch so an Poti-ICs des Types ISL... gibt, welche Eigenschaften 
die haben und welche verfügbar sind...

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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NichtWichtig schrieb:
> Z.B. Audiobedienterminal mit reichlich analogen Ein- und Augängen, jeder
> per Digitalpoti einstellbar.
Das ist aber eindeutig letztes Jahrtausend.
Bei meinen Mischpulten (Presonus und Soundcraft) geht's ziemlich 
geradeaus in den ADC und ab da zum DSP.

von Dieter W. (dds5)


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Tom schrieb:
> es gibt z.B. den
> ISL22323 der auch +/-5V also wie 10V kann, obwohl der selber nur an
> einer 5V einfachen Spannung hängt.

Das liest sich im Datenblatt aber anders:

The ISL22323 features a dual supply, that is beneficial for applications 
requiring a bipolar range for DCP terminals between V- and VCC.

Betrieb mit Spannungen am Poti die außerhalb der Versorgung liegen, sehe 
ich da nicht.

von NichtWichtig (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> NichtWichtig schrieb:
>> Z.B. Audiobedienterminal mit reichlich analogen Ein- und Augängen, jeder
>> per Digitalpoti einstellbar.
> Das ist aber eindeutig letztes Jahrtausend.
> Bei meinen Mischpulten (Presonus und Soundcraft) geht's ziemlich
> geradeaus in den ADC und ab da zum DSP.

Falsch, das schon in diesem.

LPC2119, bisken i2c, paar Analog-Switche, die Digtalpoties und gänzliche 
ohne DSP oder solchen Overkill.

DSP ist ein Teil das ohne Software nix macht, viel Geld kostet und bei 
der Bahn-Zulassung entsprechende Hürden hoch setzen würde.

von Dergute W. (derguteweka)


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NichtWichtig schrieb:
> Falsch, das schon in diesem.
>
> LPC2119,
Axo, der braucht dann keine Software/Zulassung/Zertifizierung?

NichtWichtig schrieb:
> DSP ist ein Teil das ohne Software nix macht, viel Geld kostet und bei
> der Bahn-Zulassung entsprechende Hürden hoch setzen würde.

Na,denn:
Senk ju for mixing wiss doitscheban!

Und ich bleib dabei:
Dergute W. schrieb:
> Und man davon ausgehen kann, dass wenn man meint, ein dig. Poti dringend
> zu brauchen, man doch eigentlich immer auf dem Holzweg ist.
> Klingt komisch, ist aber so.

SCNR,
WK

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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NichtWichtig schrieb:
> LPC2119
"LPC2109/2119/2129 Single-chip 16/32-bit microcontrollers"
Nochn Versuch...

> bei der Bahn-Zulassung entsprechende Hürden hoch setzen würde.
Bahnzulassung ist aber neu hier im Thread und betrifft garantiert 
<<0,01% der Audiogeräte.

Dieter W. schrieb:
> Betrieb mit Spannungen am Poti die außerhalb der Versorgung liegen
Im Beitrag "Re: DigiPoti für hohe Poti Spannungseingänge" finden sich 
einige.

von Peter D. (peda)


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NichtWichtig schrieb:
> Z.B. Audiobedienterminal mit reichlich analogen Ein- und Augängen, jeder
> per Digitalpoti einstellbar.

Dafür nimmt man aber spezielle Lautstärkesteller, wie den PGA2310, die 
logarithmisch und klickfrei stellen und auch entsprechende Rausch- und 
Störabstände haben. Die können auch +/-15V.

von NichtWichtig (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> NichtWichtig schrieb:
>> LPC2119
> "LPC2109/2119/2129 Single-chip 16/32-bit microcontrollers"
> Nochn Versuch...
>
>> bei der Bahn-Zulassung entsprechende Hürden hoch setzen würde.
> Bahnzulassung ist aber neu hier im Thread und betrifft garantiert
> <<0,01% der Audiogeräte.
>
> Dieter W. schrieb:
>> Betrieb mit Spannungen am Poti die außerhalb der Versorgung liegen
> Im Beitrag "Re: DigiPoti für hohe Poti Spannungseingänge" finden sich
> einige.

Wo ist Dein Problem mit dem LPC2119?
Der steuert u.a. die DigitalPotis, ein LCD, sämtliche i2c GPIOs, CAN, 
etc pp.

Bahnzulassung ist nicht neu, das hatte Icke schon mit der EN50128 
angeführt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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NichtWichtig schrieb:
> das hatte Icke schon mit der EN50128 angeführt.
Da ging es aber nicht um eine Lautstärkeeinstellung, sondern um die 
"einmalige Konfiguration von analogen Steuersignalen". Denn ein 
"Audiobedienpanel" hat mit "Safety im Bahnbereich" ja wohl kaum was zu 
tun. Oder sollte es dabei darum gehen, dass man die Warntöne nicht ganz 
ausschalten darf?

Falls ja, dann bleibt da in Bezug noch die Frage, von der
Paul schrieb:
> was passiert wenn dein Controller am Zeiger dreht
> und die Werte im Poti auf MAX setzt?
Oder eben MIN...

Aber seis drum: wer die Lösung seiner elektronischen Probleme in einem 
Digitalpoti findet, der soll ruhig eines nehmen. Zum Glück gibt es 
solche Bauteile ja.

von NichtWichtig (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> NichtWichtig schrieb:
>> das hatte Icke schon mit der EN50128 angeführt.
> Da ging es aber nicht um eine Lautstärkeeinstellung, sondern um die
> "einmalige Konfiguration von analogen Steuersignalen". Denn ein
> "Audiobedienpanel" hat mit "Safety im Bahnbereich" ja wohl kaum was zu
> tun. Oder sollte es dabei darum gehen, dass man die Warntöne nicht ganz
> ausschalten darf?
>

Spielt das eine Rolle ob es Lautstärken oder andere analoge Größen sind 
die man damit einstellt?

Die Behauptung das die Dinger nutzlos sind ist jedenfalls falsch.

Und die von mir genannte Anwendung ist 15 Jahre alt und hat weder ADC 
noch DAC, die Audiogeschichte ist rein analog und es gib etliche 
mögliche Quellen/Senken die je nach Anwendung durchgeschaltet werden.
Da ist man gezwungen die Pegel an beiden Seiten anpassen zu können.

Oder eben heute wo ein Verstärker Rechnergestützt mit VoIP arbeitet, da 
wollen manche Kunden das nach dem Einschalten sofort ein rein analoger 
Betrieb der Endstufe an definierter Quelle mit konfigurierbarer 
Lautstärke  möglich ist bis das der µC (Linux) mit seinen codecs 
gebootet und sich beim Master angemeldet hat.

Da helfen Digitalpotis mit gespeicherten Werten preiswert und gut.

> Falls ja, dann bleibt da in Bezug noch die Frage, von der
> Paul schrieb:
>> was passiert wenn dein Controller am Zeiger dreht
>> und die Werte im Poti auf MAX setzt?
> Oder eben MIN...

Ist eben eine Frage des Sicherheitsanforderung.

Kommt halt drauf an was der Kunde verlangt und zu Bezahlen bereit ist.

Mehr Sicherheit kostet mehr Geld.

> Aber seis drum: wer die Lösung seiner elektronischen Probleme in einem
> Digitalpoti findet, der soll ruhig eines nehmen. Zum Glück gibt es
> solche Bauteile ja.

Eben drum, das hätte schon weiter oben stehen können, hätte einiges 
erspart.

von Peter D. (peda)


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Icke schrieb:
> So ein Digitalpoti kann nämlich noch als HW durchgehen.

Wie sind denn so die Erfahrungen bezüglich der Zuverlässigkeit des 
EEPROM bei den Digipots?

Z.B. bei den ersten AVRs hatte Atmel ja mächtig gepatzt und kein 
vernünftiges Power-On Reset spendiert. Die Folge war, daß der EEPROM 
vergeßlich wurde, bevorzugt an der Adress 0 und an der gerade 
ausgewählten Adresse.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

NichtWichtig schrieb:
> Die Behauptung das die Dinger nutzlos sind ist jedenfalls falsch.

Schnauf. Ja. Also, nochmal in langsam und ausfuehrlich zum mitmeisseln:
Jaaa, es mag Faelle geben z.b. bei der DoitschenBahn, wo man mal ein 
Dig. Poti einsetzen kann. Und von mir aus auch noch droelfzehn andere, 
bizarr gelagerte Problemstellungen wo man das machen kann/sollte.
ABER: 99.9% aller Anfragen hier, wo's um dig. Potis geht, sind nicht 
von dieser Sorte.

Sondern eher sowas: "Ich hab irgendeinen Oink, wo irgendwas passiert, 
wenn man an einem Knopp dreht. Und dieses "am Knopp drehen" soll jetzt 
nicht mehr mechanisch, sondern elektrisch erfolgen. Von 
Masseverhaeltnissen, Betriebsspannungen, Stroemen und dem ganzen 
neumodischen Kram hab' ich leider keine Ahnung, bin aber der 
hoffnungsfrohen Ansicht, dass ein Dig. Poti all meine Sorgen sofort 
loest."

Und weil das so erdrueckend oft vorkommt im Gegensatz zu den 
vereinzelten, bizarren aber gerechtfertigten Anwendungen von dig.Potis, 
deren Entwickler das dann aber einfach machen und nicht hier lange 
nachfragen, schrub ich weiter oben:

Dergute W. schrieb:
> Und man davon ausgehen kann, dass wenn man meint, ein dig. Poti dringend
> zu brauchen, man doch eigentlich immer auf dem Holzweg ist.
> Klingt komisch, ist aber so.

Und dabei verwende ich das "eigentlich" im Sinne von "fast immer".
Gruss
WK

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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NichtWichtig schrieb:
> Die Behauptung das die Dinger nutzlos sind ist jedenfalls falsch.
Hatte ich zum Glück ja auch nirgends und niemals behauptet.

> Spielt das eine Rolle ob es Lautstärken oder andere analoge Größen sind
> die man damit einstellt?
Irgendwie schon. Denn ein falscher Reglerparameter einer Zugbremse kann 
sich deutlich gefährlicher auswirken als eine zu leise Durchsage...

Dergute W. schrieb:
> Anwendungen von dig.Potis, deren Entwickler das dann aber einfach machen
Ich hab auch eines im Einsatz für eine Einstellung in einem µC-System, 
das nur RAM und ROM hat. Da ist dann so ein speicherndes Poti ganz nett. 
Aber auch dieses Desgin ist >25 Jahre alt.

von ๑۩۞۩๑ (Gast)


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>Sondern eher sowas: "Ich hab irgendeinen Oink, wo irgendwas passiert,
>wenn man an einem Knopp dreht. Und dieses "am Knopp drehen" soll jetzt
>nicht mehr mechanisch, sondern elektrisch erfolgen. Von
>Masseverhaeltnissen, Betriebsspannungen, Stroemen und dem ganzen
>neumodischen Kram hab' ich leider keine Ahnung, bin aber der
>hoffnungsfrohen Ansicht, dass ein Dig. Poti all meine Sorgen sofort
>loest."

Ja.

von Spannungsteile und herrsche (Gast)


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Vielleicht sollten die beiden Spezialisten hier mal bei Digikey 
anfragen, weshalb man dort mit solchen unbrauchbaren Teilen handelt und 
sich sogar noch den Luxus einer erklärenden Webseite leistet. Aber nur, 
wenn es die Arroganz mal ganz kurz zulässt.

https://www.digikey.de/de/articles/the-fundamentals-of-digital-potentiometers

von ๑۩۞۩๑ (Gast)


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Sicher koennte man da mal gucken.
Aber wozu. Von sehr vereinzelten Ausnahmen abgesehen,
gibt es eine bessere Loesung um potentiometrisch am Knopf zu drehen.

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