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特征
AD5253：四位64位分辨率；AD5254：四个256位置分辨率；1千欧、10千欧、50千欧、100千欧；非易失性存储器[1]存储带写保护的雨刮器设置；通电刷新至300微秒类型的EEMEM设置；EEMEM重写时间=540微秒（典型值）；存储在非易失性存储器中的电阻容限；EEMEM中的12个额外字节用于用户定义的信息；I[2]C®兼容串行接口；RDAC2和EEMEM寄存器的直接读/写访问；预定义的线性增量/减量命令；预先定义的±6分贝阶跃变化命令；同步或异步四通道更新；雨刮器设置回读；4MHz带宽-1kΩ版本；单电源2.7 V至5.5 V；双电源±2.25 V至±2.75 V；2个从地址解码位允许4个设备的操作；100年典型数据保存，TA=55°C；工作温度：–40°C至+85°C。
应用
机械电位计的更换；低分辨率DAC替换；RGB LED背光控制；白色LED亮度调节；射频基站功率放大器偏置控制；可编程增益和偏移控制；可编程衰减器；可编程电压电流转换；可编程电源；可编程滤波器；传感器校准。
一般说明
AD5253/AD5254分别是四通道、IC、非易失性存储器、64/256位数字控制电位器。这些设备执行与机械电位计、微调器和可变电阻器相同的电子调整功能。
AD5253/AD5254的多功能可编程性允许多种操作模式，包括在RDAC和EEMEM寄存器中的读/写访问、电阻的增量/减量、电阻在±6 dB范围内的变化、雨刮器设置的回读以及用于存储用户定义信息（如其他组件的存储器数据）的额外EEMEM，查找表或系统标识信息。
AD5253/AD5254允许主机IC控制器在RDAC寄存器中写入64/256步雨刮器设置，并将其存储在EEMEM中。一旦存储了这些设置，它们就会自动恢复到系统开机时的RDAC寄存器中；这些设置也可以动态恢复。
AD5253/AD5254在同步或异步信道更新模式下提供额外的增量、减量、+6分贝阶跃变化和-6分贝阶跃变化。增量和减量功能允许逐步线性调整，而±6分贝的阶跃变化相当于将RDAC雨刮器设置加倍或减半。这些功能可用于陡坡非线性调整应用，如白色LED亮度和音频音量控制。
AD5253/AD5254具有获得专利的电阻容限存储功能，允许用户访问EEMEM并获得RDAC的绝对端到端电阻值，以用于精密应用。
AD5253/AD5254有1 kΩ、10 kΩ、50 kΩ和100 kΩ选项的TSSOP-20封装。所有部件保证在-40°C至+85°C的扩展工业温度范围内工作。
典型性能特征
I2C接口
I2C接口一般说明
S=启动条件。
P=停止条件。
A=确认（SDA低）。
A=不确认（SDA高）。
R/W=高读启用；低写启用。
I2C接口详细说明
S=启动条件。
P=停止条件。
A=确认（SDA低）。
A=不确认（SDA高）。
AD1，AD0=IC设备地址位。必须与引脚AD1、AD0处的逻辑状态匹配。R/W=读使能位，逻辑高/写使能位，逻辑低。
CMD/REG=命令启用位，逻辑高/寄存器访问位，逻辑低。
EE/RDAC=EEMEM寄存器，逻辑高/RDAC寄存器，逻辑低。A4，A3，A2，A1，A0=RDAC/EEMEM寄存器地址。
RDAC/EEMEM写入
设置雨刮器位置需要RDAC写入操作。单写操作如图27所示，连续写操作如图28所示。在连续写入操作，如果选择了RDAC并且地址从0开始，则第一个数据字节转到RDAC0，第二个数据字节转到RDAC1，第三个数据字节转到RDAC2，第四个数据字节转到RDAC3。这个操作最多可以用四个未使用的地址继续八个地址；然后循环回RDAC0。如果地址从8个有效地址N中的任何一个开始，则数据首先转到RDAC_N、RDAC_N+1，依此类推；它在第8个地址之后循环回RDAC0。RDAC地址如表6所示。
虽然RDAC雨刮器设置由特定的RDAC寄存器控制，但每个RDAC寄存器对应于特定的EEMEM存储器位置，该位置提供非易失性雨刮器存储功能。地址如表7所示。单次和连续写操作也适用于EEMEM写操作。
有12个非易失性存储器位置，EEMEM4到EEMEM15，用户可以在其中存储12字节的信息，例如作为其他组件、查找表或系统的内存数据身份信息。在对EEMEM寄存器的写操作中，设备在内部写循环期间禁用IC接口。确认轮询（稍后在数据表中讨论）是确定写入周期完成所必需的。
RDAC/EEMEM读取
AD5253/AD5254提供两种不同的RDAC或EEMEM读取操作。例如，图29显示了在不指定地址的情况下读取RDAC0到RDAC3内容的方法，假设已经从上一个操作中选择了地址RDAC0。如果先前选择了地址0以外的RDAC_N，则回读从地址N开始，然后是N+1，依此类推。
图30说明了随机RDAC或EEMEM读取操作。此操作允许用户指定读取哪个RDAC或EEMEM寄存器，方法是首先发出伪写命令以更改RDAC地址指针，然后在新地址位置继续执行RDAC读取操作。
S=启动条件；
P=停止条件；
A=确认（SDA低）；
A=不确认（SDA高）；
AD1，AD0=IC设备地址位。必须与引脚AD1、AD0处的逻辑状态匹配。
R/W=读使能位，逻辑高/写使能位，逻辑低CMD/REG=命令启用位，逻辑高/寄存器访问位，逻辑低C3，C2，C1，C0=命令位A2，A1，A0=RDAC/EEMEM寄存器地址。
RDAC/EEMEM快速命令
AD5253/AD5254具有12个快速命令，便于操作RDAC雨刮器设置，并提供RDAC到EEMEM的存储和恢复功能。命令格式如图31所示，命令描述如表9所示。
使用快速命令时，不需要发出第三个字节，但允许发出第三个字节。快速命令将RDAC重置并存储到EEMEM需要确认轮询来确定命令是否已完成执行。
存储在只读存储器中的RAB公差
AD5253/AD5254在非易失性存储器中存储专利RAB公差。每个通道的公差在工厂生产过程中存储在存储器中，用户可以随时读取。存储公差的知识，即R总体代码的平均值（图29），允许用户准确地预测RAB。此特性对于精确性、变阻器模式或开环应用非常有价值，在这些应用中，绝对电阻的知识至关重要。
存储的公差位于只读存储器中，并以百分比表示。公差以符号大小二进制编码，16位长，并存储在两个存储器位置（参见表10）。公差的数据格式是符号大小二进制格式；示例如图32所示。在八个数据位的第一个存储器位置中，MSB被指定为符号（0=+和1=-），而7个lsb被指定为公差的整数部分。在第二存储器位置，所有八个数据位都被指定为公差的小数部分。如表8和图32所示，例如，如果额定R=10 kΩ，从地址11000读取的数据显示0001 1100，地址11001显示0000 1111，则RDAC0公差可计算为：
EEMEM写确认轮询
在对EEMEM寄存器的每次写操作之后，一个内部写循环开始。设备的IC接口被禁用。为了确定内部写入周期是否完成以及IC接口是否启用，可以执行接口轮询。IC接口轮询可以通过发送一个开始条件，然后是从机地址+写入位来进行。如果IC接口以ACK响应，则写入周期完成，并且接口准备好继续执行进一步的操作。否则，可以重复IC接口轮询，直到成功为止。命令2和7还需要确认轮询。
EEMEM写保护
EEMEM编程后，将WP pin设置为逻辑低可保护存储器和RDAC寄存器不受未来写入操作的影响。在此模式下，EEMEM和RDAC读取操作正常工作。当启用写保护时，命令1（从EEMEM恢复到RDAC）和命令7（重置）正常工作，允许RDAC设置从EEMEM刷新到RDAC寄存器。
I2C兼容2线串行总线
AD5253/AD5254的第一个字节是从地址字节（见图24和图25）。它有一个7位从机地址和一个R/W位。从机地址的5 MSB为01011，以下2 LSB由AD1和AD0管脚的状态确定。AD1和AD0允许用户在一条总线上最多放置四个AD5253/AD5254。2线IC串行总线协议操作如下：
AD5253/AD5254可以通过与IC兼容的串行总线进行控制，并作为从设备连接到该总线。2线IC串行总线协议如下（见图33和图34）：
1、主机通过建立一个启动条件来启动数据传输，这样当SCL高时，SDA从高到低（图33）。以下字节是从机地址字节，由定义为01011的从机地址的5个MSB组成。接下来的两位是AD1和AD0，IC设备地址位。根据其AD1和AD0位的状态，可以在2同一辆公共汽车。最后一个LSB（R/W位）确定数据是从从设备读取还是写入从设备。
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。
2、在写模式下（除了将EEMEM还原到RDAC寄存器时），从地址字节后面有一个指令字节。标记为的指令字节的MSB命令/注册。MSB=1启用命令指令字节；MSB=0启用常规寄存器写入。
指令字节中标记为EE/RDAC的第三个MSB只有在MSB=0或处于常规写入模式时才为true。EE启用EEMEM寄存器，REG启用RDAC寄存器。5 LSB，A4到A0，设计了EEMEM和RDAC寄存器的地址；参见图27和图28。当MSB=1或处于命令模式时，MSB后面的四位是C3到C1，对应于12个预定义的EEMEM控件和quick命令；还有四个工厂保留的命令。3个LSB-A2、A1和A0是4通道RDAC地址（见图31）。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线上的转换必须发生在SCL的低期，并在SCL的高期保持稳定（图33）。
3、在当前读取模式下，RDAC0数据字节紧跟在从机地址字节的确认之后。在确认之后，RDAC1跟随，然后是RDAC2，依此类推（在write模式中有一点不同，其中最后一个
八个代表RDAC3数据的数据位后面跟着一个无应答位）。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34）。另一种读取方法，随机读取方法，如图30所示。
4、当所有数据位都已被读取或写入时，主机将建立一个停止条件。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（图33）。在读取模式下，主控对第九时钟脉冲发出不确认，即SDA线路保持高电平。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（图34）。
操作理论
AD5253/AD5254是1 kΩ、10 kΩ、50 kΩ或100 kΩ的四通道数字电位器，允许64/256线性电阻阶跃调整。AD5253/AD5254采用双门CMOSEEPROM技术，允许在EEMEM寄存器中存储电阻设置和用户定义的数据。EEMEM是非易失性的，因此在断电时设置保持不变。RDAC雨刮器设置在设备通电期间从非易失性存储器设置恢复，并且也可以在操作期间随时恢复。
AD5253/AD5254电阻器雨刮器位置由RDAC寄存器内容确定。RDAC寄存器的作用类似于便笺簿寄存器，允许电阻设置的无限变化。可以使用设备的串行IC接口更改RDAC寄存器内容。在IC接口部分讨论了数据字的格式和编程RDAC寄存器的命令。
四个RDAC寄存器具有相应的EEMEM存储器位置，提供电阻雨刮器位置设置的非易失性存储。AD5253/AD5254提供命令，将RDAC寄存器内容存储到各自的EEMEM存储器位置。在随后的通电顺序中，RDAC寄存器会自动加载存储的值。
每当启用EEMEM写入操作时，该设备激活内部电荷泵，并将EEMEM单元栅极偏置电压升高到较高水平；这实际上会擦除EEMEM寄存器中的当前内容，并允许随后存储新内容。将数据保存到EEMEM寄存器会消耗大约35ma的电流并持续大约26ms。由于电荷泵操作，所有RDAC信道在EEMEM写入操作期间可能会经历噪声耦合。
通电或运行期间的EEMEM恢复时间约为300微秒。请注意，通电EEMEM刷新时间取决于V达到其最终值的速度。因此，任何电源电压去耦电容器都会限制EEMEM在通电期间的恢复时间。图20显示了通电配置文件，其中V，没有任何去耦电容器连接到它，是一个数字信号应用。在恢复EEMEM内容之前，设备最初会将rdac重置为midscale。
此外，用户应在使用命令1将EEMEM设置还原为RDAC后立即发出NOP命令0，从而将电源电流损耗降至最低。直接从EEMEM读取用户数据不需要执行类似的NOP命令。
除了在RDAC寄存器和EEMEM存储器之间移动数据外，AD5253/AD5254还提供了其他快捷命令，以方便用户的编程需要，如表11所示。
线性递增和递减命令
增量和减量命令（#10、#11、#5、#6）对于线性步进调整应用非常有用。这些命令通过允许控制器仅向AD5253/AD5254发送递增或递减命令来简化微控制器软件编码。调整可以指向单个RDAC或所有四个RDAC。
±6分贝调整（加倍/减半雨刮器设置）
AD5253/AD5254通过分别将寄存器内容向左/向右移动以进行递增/递减操作，调节RDAC雨刮器位置的±6 dB。命令3、4、8和9可用于同步或异步地以6db步进递增或递减雨刮器位置。
雨刮器位置增加+6db实际上是RDAC寄存器值的两倍，而减少-6db则是寄存器内容的一半。在内部，AD5253/AD5254使用移位寄存器左移和右移位来实现递增或递减±6分贝。对于从零刻度开始的增量和从满刻度开始的减量，最大调整次数分别为9步和8步。这些功能对于各种音频/视频级别调整非常有用，尤其是白色LED亮度设置，在这种设置中，人类的视觉响应对大而小的调整更为敏感。
数字输入/输出配置
SDA是一种数字输入/输出，带有一个开路漏MOSFET，需要一个上拉电阻才能进行正确的通信。另一方面，SCL和WP是带有上拉电阻的数字输入，当驱动信号低于V.SCL时，建议将MOSFET的交叉传导最小化和WP有ESD保护二极管，如图35和图36所示。
如果未使用写保护功能。如果WP保持浮动，则内部电流源会将其拉低以启用写保护。在设备不经常编程的应用中，这允许部件在任何一次性工厂编程或现场校准后默认写入保护，而无需使用板载下拉电阻器。由于所有这些输入上都有保护二极管，因此它们的信号电平不得大于V，以防止二极管的正向偏压。
一条总线上有多个设备
AD5253/AD5254配有两个寻址引脚AD1和AD0，允许在一条IC总线上操作多达四个AD5253/AD5254。要实现此结果，必须首先定义每个设备上AD1和AD0的状态。示例如表12和图37所示。在IC编程中，每个设备都被发出不同的从机地址01011（AD1）（AD0），以完成寻址。
在需要数字电位器阵列来偏置功率放大器的无线基站智能天线系统中，可以使用额外的解码器、开关和I/O总线来寻址大量的AD5253/AD5254，如图38所示。例如，要与总共16个设备通信，需要4个解码器和16组组合开关（图36中所示的4组）。两条I/O总线作为四个2×4解码器的公共输入，并在每个组合中选择四组输出。由于四组组合开关输出是唯一的，如图38所示，特定设备通过适当的IC编程寻址，从机地址定义为01011（AD1）（AD0）。该操作允许16个设备中的一个被寻址，前提是两个解码器的输入不改变状态。一旦指定设备的操作完成，解码器的输入就可以更改。
终端电压工作范围
AD5253/AD5254采用内部ESD二极管进行保护；这些二极管还设置了终端工作电压的边界。端子A、B或W上出现的超过V的正信号被正向偏置二极管钳制。类似地，端子A、B或W上比V更负的负信号也被钳制（见图39）。在实践中，用户不应操作V、V和V高于V到V之间的电压，但V、V和V没有极性限制。
上电和断电顺序
由于ESD保护二极管限制了端子A、B和W处的电压符合性（图39），因此在向端子A、B和W施加任何电压之前，为V/V供电是很重要的。否则，二极管会有正向偏压，从而使V/V无意中通电，并可能影响用户电路的其余部分。类似地，V/V应该最后关闭。理想的通电顺序如下：GND、V、V、数字输入和V/V/V。只要在V/V之后通电，V、V、V和数字输入的顺序并不重要。
布局和电源偏压
采用紧凑、最小引线长度的布局设计始终是一种良好的做法。通向输入端的导线应尽可能直接，导线长度最小。接地路径应具有低电阻和低电感。
同样，用高质量的电容器旁路电源也是一个很好的做法。应在电源处使用低ESR（等效串联电阻）1μF至10μF的钽或电解电容器，以尽量减少任何瞬态干扰并过滤低频纹波。图40说明了AD5253/AD5254的基本电源旁路配置。
AD5253/AD5254的接地引脚主要用作数字接地参考。为了将数字接地弹跳降至最低，应将AD5253/AD5254接地端子远程连接至公共接地（见图40）。
数字电位器操作
RDAC的结构设计用于模拟机械电位器的性能。RDAC包含一组电阻段，一组模拟开关充当电阻阵列的雨刮器连接。点数是设备的分辨率。例如，AD5253/AD5254模拟64/256个具有64/256等电阻R的连接点，允许它提供优于1.5%/0.4%的可设置性分辨率。图41提供了组成RDAC一个通道的三个终端之间连接的等效图。开关SW a和SWB始终打开，而开关SW（0）到SW（2）中的一个一次打开一个，这取决于从数据位解码的设置。由于开关不理想，因此存在75Ω的雨刮器电阻R。雨刮器电阻是电源电压和温度的函数；较低的电源电压和较高的温度会导致较高的雨刮器电阻。
可编程变阻器操作
如果W-to-B或W-to-A端子用作可变电阻器，则未使用的端子可以用W开路或短路；这种操作称为变阻器模式（见图42）。电阻公差可在±20%范围内。
AD5253/AD5254的标称电阻有64/256个触点，通过雨刮器端子和B端子触点连接。RDAC寄存器中的6/8位数据字被解码以选择64/256设置之一。雨刮器的第一个连接从数据0x00的B端子开始。此B端子连接的雨刮器触点电阻R为75Ω，与标称电阻无关。第二个连接（AD5253 10 kΩ部分）是数据0x01的第一个抽头点，其中R=231Ω[R=R/64+R=156Ω+75Ω]，依此类推。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R=9893Ω。等效RDAC电路的简化图见图41。
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RDAC锁存器中包含的十进制等效数据，R是标称端到端电阻。
例如，表13中所示的R值可在AD5253 10 kΩ零件上找到。
注意，在零刻度条件下，存在75Ω有限的雨刮器电阻。在这种状态下，应注意将W和B之间的电流传导限制在连续不超过±5毫安，总电阻为1 kΩ或±20毫安脉冲，以避免内部开关触点退化或可能损坏。
与机械电位器类似，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（见图41）。这个操作的一般方程式是：
在给定的器件中，R在各个通道之间的典型分布约为±0.15%。另一方面，设备与设备的匹配取决于工艺批次，公差为±20%。
可编程电位器操作
如果使用所有三个端子，则操作称为电位计模式，最常见的配置是分压器操作（见图44）。
如果忽略雨刮器电阻，则传递函数为：
一个更精确的计算，包括雨刮器阻力效应，产生：
其中2是步数。与变阻器模式下公差较高的操作不同，电位器模式下的操作产生的几乎是D/2的比率函数，R项造成的误差相对较小。因此，公差效应几乎被取消。类似地，比率调整也将温度系数影响降低到50 ppm/℃，除了在以R为主的低值代码中。
电位器模式操作包括其他应用，如运放输入、反馈电阻网络和其他电压缩放应用。如果| V |、| V |和| V |不超过V-to-V，则A、W和B端子实际上可以是输入或输出端子。
应用
RGB LED LCD背光控制器
大功率（>1w）RGB led在效率和成本上都有了显著的提高，有望在不久的将来取代CCFLs（冷阴极荧光灯）成为高端LCD面板的背光源。与传统的led不同，大功率led具有2v到4v的正向电压，并且在最大亮度下消耗超过350ma。LED亮度是传导电流而不是正向电压的线性函数。为了增加给定颜色的亮度，可以将多个LED串联，而不是并联，以达到均匀的亮度。例如，串联配置的三个红色LED平均需要6 V至12 V的电压余量，但电路操作需要电流控制。结果，图45显示了使用数字电位器AD5254、升压调节器、运算放大器和功率mosfet的高功率RGB LED控制器的实现。
ADP1610（图45中的U2）是一个可调增压调节器，其输出由AD5254的RDAC3调节。这样的输出应该设置得足够高，以便正常工作，但要足够低，以节省电力。ADP1610的1.2V带隙基准被缓冲，以提供由AD5254的RDAC0至RDAC2和电阻器R2至R4设置的电压分配器的基准电平。例如，通过调整AD5254的RDAC0，所需的电压出现在感测电阻器上，R、 如果U2的输出设置正确，运放U3A和功率MOSFET N1会做任何必要的事情来调节环路的电流。因此，通过感测电阻器和红色LED的电流是：
需要R8来防止振荡。
除了256级可调电流/亮度外，用户也可以在U3的SD引脚上应用PWM信号，以获得更高的亮度分辨率或更高的功率效率。
外形尺寸
