粗密設定ポテンショメータ用回路?

私は粗調整と微調整(2つのポテンショメータ)分圧器の回路を見つけようとしましたが、私はそれを理解していませんそして/または彼らは線形応答を持っていません。

Problem: I want to have an adjustable voltage from 0 - 5V using two potentiometers, one for coarse adjustment and the other for fine (10mV if possible) adjustment.

私が見たデータシート(例えばこちら)からは、それらは明記されていないようですポットの可能な増分の分解能

これが私が現在持っている3つの回路です:

enter image description here

3番目の回路の微調整は、粗調整を高く設定すると減少します。したがって、これは良い考えではありません(対数ポットを使用しない限り...これらがまだどのように機能するかわかりません)。

1番目と2番目は非常に似ているので、最初のものを検討します。

私はこれに関する情報を見つけることができなかったので、私は300度のうち5度の解像度を想定しました。

これは私に与えます:

  • 0.83kΩ/ 50Kポットで調整、166mVの解像度
  • 0.167kΩ/ 10Kポットで調整

私が得た方程式は、

$$  V_ {アウト} = \ frac {R_ {コース} + R_ {ファイン}} {50 + R_ {ファイン}} V_ {イン} $$

これを0Vのコース調整用にmatlabでプロットすると、次の曲線が得られます。

enter image description here

ポットの下端には33mVの分解能があり、ポットの上端には24.7mVの分解能があります。

私のアプリケーションでは、これで十分です。しかし、細かいコース調整にもっと良い(そして線形の)アプローチがあるかどうかはわかりません。

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4 答え

これの方が良い..

schematic

simulate this circuit – Schematic created using CircuitLab

利点は次のとおりです。

  • ポットトレランスと温度に対する感度が低い(精度を使用できます) R2/R3用抵抗器)
  • 直線的でほぼ一定の微調整範囲(mV)
  • かなり一定(+/- 0.5%)および予測可能な出力インピーダンス(最小9.09K、最大9.195)
  • ポットのCRV(接触抵抗のばらつき)に対する感度が低い(R1のCRVが1%の場合、ばらつきが0.05%になります)。

この回路は5Vレールから約20mAを消費します。それが問題になる場合は、R4を10:1に増やすか、わずかな性能を犠牲にしてR4とR1の両方をさらに10:1に増やすか、または出力インピーダンスを犠牲にしてすべての値を調整します。

回路#1の出力インピーダンスは、ポット設定に応じて27.5Kまで0Ωです。

微調整および粗調整は、これまでのところユーザーにしか適用されません。「粗調整」のためにスイッチ分圧器を検討することもできます。 「粗い」調整が0.2%以内で安定していることを期待するのは、それが非常に素晴らしいポテンショメータでない限り、尋ねるには多すぎるかもしれません。

導電性プラスチック製のポットでは温度係数がまったく規定されていないことに注意してください。導電性のプラスチック製のポットは一般的に恐ろしいです。アイディア。あなたはポットの比率でそれを5:1に減らしましたが、それでもまだかなり悪いです。私が提示した回路は、ポットが純粋に分圧器として使用されているので、R2/R3用のまともな抵抗で通常約5倍良くなります。

Edit: as a good approximation for R4 << R3 and R1 << R2 (you can do the exact math in Matlab taking the pot resistances into account if you like), the output voltage is:

\ $ V_ {OUT} = 5.0(\ frac {\ alpha \ cdot 9.09K} {10K} + \ frac {\ beta \ cdot 9.09K} {100K})\ $

0 \ $ \ le \ alpha \ le 1 \ $はR1の位置です。 0 \ $ \ le \ beta \ le 1 \ $はR4の位置です。

したがって、R1の範囲は4.545Vで、R4の範囲は0.4545Vです。両方のポットを中央に配置すると、2.500Vになります。 R4をフルスケールの1%(妥当)に設定できる場合、それは4.5mVの分解能です。

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@ tgun926では、各ポテンショメータを5Vと0Vの間の分圧器として想像してください。他の2つの抵抗は、それら2つの間の加重平均をとる、それら2つの分圧器の出力上の分圧器です。 goo.gl/HRqm5G 2つの500オームの抵抗器は小さいので、ある程度の電流が流れます。そこを流れる500オームのポットを小さい電流よりも大きくすると、ポットの抵抗を分圧器の数学に取り入れる必要があり、中域の「ファイン」ノブの感度が低下します。 goo.gl/HRqm5G
追加された 著者 Neil Mix,
私はあなたの回路がどのように機能するか理解するのに苦労しています - R2/R3はどのようにワンポットハイレゾ/ローレンジを作るのですか?
追加された 著者 C. Quilley,
@GeorgeHerold TIAとはどういう意味ですか?
追加された 著者 C. Quilley,
@ tgun926、私はSpehroのために答えることはできませんが、私はそれをTIAの反転入力を供給する電流源として見ています。
追加された 著者 Dominique Devriese,
@ tgun926、申し訳ありませんが、トランスインピーダンスアンプは..電流を電圧に変換します。
追加された 著者 Dominique Devriese,

Spehro Pefhanyの場合は+1です。それはとてもエレガントなサーキットです。それがどのように機能するかに関しては、これは私がそれを見る方法です:

schematic

simulate this circuit – Schematic created using CircuitLab

The asymmetry of the voltage divider (asymmetrical because R3 > R2) makes one of the pots coarse, and the other fine. Because R2 < R3, the output voltage will be mostly a function of V1, with V4 able to make fine adjustments.

ここでの注意点は、もちろんポットの出力インピーダンスはワイパーの位置によって変化することです。そのため、最初のステップでのThéveninの定理の適用は、ポットがどちらかの極限に移動したときにのみ正しいです。出力インピーダンスは0Ωに近づきます。ただし、R2とR3はどちらのポットよりもはるかに大きいので、この変動性は、非線形性と回路全体の出力インピーダンスの変動の両方の点で、比較的わずかです。

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@ tgun926あなたは正しいです...脳おなら。編集します。
追加された 著者 Phil Frost,
@ tgun926明らかに、各ポットの125オームは、並列の2つの250オーム抵抗器のように見える、中点にワイパーを備えた1つのポットから来ています。 Theveninの等価物を計算するために、電源(電圧源)がshortに置き換えられているため、これらは負荷に対して並列に見えます。ただし、固定抵抗のインピーダンスがはるかに高いためにポットが比較的重要ではなくなるため、この詳細は実用的な結果にとどまりません。これがこの回路の優雅さです。
追加された 著者 Phil Frost,
中間点でのTheveninの等価物、つまり直列に接続された2つの250オーム抵抗器(1ポットあたり)に関して、Rthはその半分、つまり125オームではないでしょうか。それともあなたはそれ自身で鍋を検討することを許可されていませんか?
追加された 著者 C. Quilley,
素晴らしいもの - 説明をありがとう!
追加された 著者 C. Quilley,
うん私はそれを理解した、歓声
追加された 著者 C. Quilley,

あなたは正しいアプローチを持っています、そしてあなたの数はおそらく5倍かそこらの範囲内で良いです。プラスチック製のエレメントポットの場合、1%の解像度が妥当と思われますが、構造の詳細によります。リンクするポットの場合、問題は、シャフトからエレメントの接触までのアームの長さが非常に短く、ベアリングができるだけ安価であるため、エレメントの接触が発生する場所に多少のずれがあることです。これはおそらく増加したヒステリシスとして現れる(時計回りに回転するときのx度での抵抗は反時計回りに回転するときの抵抗と異なる)。

接触はワイヤの長いらせんの外側に沿ってスキップするので、分解能はワイヤ巻きポットでは最悪です。そのため、固定ステップサイズで階段効果が得られます。

ポットからより良い解像度を得るための基本的に3つのアプローチがあります。まず、内部粒径が小さい、より滑らかな要素に行きます。導電性プラスチックが最善であり、あなたがこれを使用するためにリンクする鉢。次に、ポットを大きくします。ワイパーアームが動くときにそれがたわむのを防ぐために、ベアリングとワイパーアームの設計においてより高い精度も必要とされるが、これは接触が要素と出会う正確な場所のより精密な制御を可能にする。私は5ターンと20ターンのモデルにまたがって走っていますが、最後に、あなたはマルチターンポットに行くことができます。10ターンユニットが標準です。この手法では、抵抗要素はnターンスパイラルを形成し、コンタクトアームは必要に応じてシャフト軸に沿って垂直に変位する。より長い抵抗要素を用いると、ワイパーのより正確な配置が可能になり、したがってより良い解像度が可能になる。

あなたの分析に関しては、その通りです。非線形性の量は、2つの抵抗の比に直接関係しています。比率が大きいほど、直線性が良くなります(ただし、これは微調整の範囲を狭め、粗調整をより正確にするために必要です)。

最後に、もしあなたが究極の(そしておそらく不合理な)線形性を要求するのであれば、あなたはポットをいっさい集めることはしません。両端を並列に接続し、各ワイパーを異なるゲインのアンプに供給してから、2つの結果を合計して最終的なアンプにします。

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私は直列に2つのポットでそれをしました、各々が可変のR(ワイパーへの一端)として配線されて、出力にオペアンプを使って、時々可変のRは利得段階にあります。 (しかし、私はSpehroの回路が好きです!彼が言及するのを忘れたもう一つの利点、〜一定の入力インピーダンス)

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