深入剖析DS1802：雙音頻電位器的技術(shù)解析與應(yīng)用

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電位器是一種常見且重要的元件，它能實(shí)現(xiàn)對(duì)電路中電壓、電流的調(diào)節(jié)。今天我們要深入探討的DS1802，就是一款具有獨(dú)特特性的雙音頻電位器。

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一、DS1802概述

DS1802是一款雙音頻電位器，在整個(gè)器件范圍內(nèi)具有對(duì)數(shù)電阻特性。每個(gè)電位器有65個(gè)抽頭位置，每步增量為1dB，還具備靜音功能。它有兩種控制方式：接觸閉合（按鈕）輸入和3線串行接口，可用于抽頭定位。該器件有商用溫度版本，封裝形式包括20引腳DIP、20引腳SOIC和20引腳TSSOP。

二、工作原理

2.1 電位器特性

DS1802每個(gè)封裝內(nèi)有兩個(gè)65位置的電位器，其電阻特性呈對(duì)數(shù)關(guān)系，具體的位置與輸出電平對(duì)應(yīng)關(guān)系可參考表1。

2.2 控制方式

• 接觸閉合（按鈕）輸入：提供了一種簡(jiǎn)單的機(jī)械控制方法，可用于增加或減少抽頭位置。設(shè)備封裝上共有四個(gè)物理接觸閉合端子，結(jié)合MODE輸入，可提供八種不同的接觸閉合功能。
• 3線串行接口：專為CPU控制應(yīng)用設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電位器抽頭位置的精確讀寫操作。在3線串行接口中，RST控制信號(hào)用于啟用3線串行端口寫入操作，CLK為時(shí)鐘信號(hào)輸入，用于數(shù)據(jù)I/O同步，D信號(hào)輸入用于將電位器抽頭位置設(shè)置傳輸?shù)皆O(shè)備。

2.3 工作模式

• 獨(dú)立模式：MODE輸入處于高電平時(shí)，用戶可獨(dú)立控制每個(gè)電位器的抽頭位置。
• 立體聲模式：MODE輸入處于低電平時(shí)，可通過(guò)單個(gè)控制輸入同時(shí)定位兩個(gè)電位器的抽頭位置，具備音量上調(diào)、音量下調(diào)、平衡0和平衡1等功能。

三、接觸閉合接口控制

3.1 功能介紹

接觸閉合接口控制通過(guò)四個(gè)物理接觸閉合端子和MODE輸入實(shí)現(xiàn)八種不同功能，具體功能見表2。MODE輸入用于選擇抽頭控制模式，包括獨(dú)立模式和立體聲模式。

3.2 獨(dú)立模式控制

在獨(dú)立模式下，UC0、UC1、DC0和DC1輸入可獨(dú)立控制每個(gè)電位器的抽頭位置。UC0和UC1輸入使電位器抽頭向高端移動(dòng)，DC0和DC1輸入使抽頭向低端移動(dòng)。

3.3 立體聲模式控制

立體聲模式下，可通過(guò)單個(gè)控制輸入同時(shí)調(diào)整兩個(gè)電位器的抽頭位置。音量控制輸入可在不改變抽頭相對(duì)平衡或距離的情況下，使兩個(gè)抽頭同時(shí)上下移動(dòng)；平衡控制輸入可控制兩個(gè)電位器抽頭位置的距離或偏移。

3.4 單按鈕操作

接觸閉合接口還具備單按鈕操作功能，僅通過(guò)UC0和UC1接觸閉合輸入就能控制抽頭的雙向移動(dòng)。

3.5 接觸閉合時(shí)序

接觸閉合定義為接觸閉合輸入端子從高電平到低電平的轉(zhuǎn)換。DS1802通過(guò)輸入脈沖寬度來(lái)控制抽頭移動(dòng)，單個(gè)脈沖輸入（大于1ms且不超過(guò)1秒）可使抽頭移動(dòng)一個(gè)位置，重復(fù)脈沖輸入可快速遍歷設(shè)備的每個(gè)電阻位置，但脈沖之間需間隔至少1ms。

四、3線串行接口控制

4.1 接口組成

3線串行接口由RST、CLK和D三個(gè)輸入信號(hào)組成。RST信號(hào)用于啟用寫入操作，CLK提供數(shù)據(jù)I/O同步，D信號(hào)用于傳輸電位器抽頭位置設(shè)置。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸從最低有效位（LSB）開始，先傳輸電位器0的值，再傳輸電位器1的值。DS1802包含兩個(gè)65位置的電位器，其抽頭位置由8位值設(shè)置，兩個(gè)8位值寫入16位I/O移位寄存器。

4.3 數(shù)據(jù)完整性

完整傳輸16位數(shù)據(jù)才能確保每個(gè)電位器抽頭的正確設(shè)置，不完整的傳輸可能導(dǎo)致抽頭設(shè)置不理想。

五、級(jí)聯(lián)操作

DS1802可實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備的級(jí)聯(lián)控制，通過(guò)將一個(gè)設(shè)備的COUT輸出連接到另一個(gè)設(shè)備的D輸入，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的鏈?zhǔn)絺鬏??？偘l(fā)送位數(shù)為16乘以級(jí)聯(lián)設(shè)備的數(shù)量。還可在最后一個(gè)設(shè)備的COUT端子和第一個(gè)DS1802的D輸入之間放置一個(gè)可選的反饋電阻，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的循環(huán)傳輸。

六、零交叉檢測(cè)

DS1802在使用3線串行接口時(shí)具備零交叉檢測(cè)功能，可減少音頻應(yīng)用中因抽頭離散過(guò)渡產(chǎn)生的可聽噪聲。當(dāng)ZCEN輸入為低電平時(shí)，零交叉檢測(cè)激活，僅在電位器兩端電位相等且在RST信號(hào)下降后的50ms時(shí)間窗口內(nèi)允許獨(dú)立抽頭變化。在按鈕操作模式下也可使用零交叉檢測(cè)功能。

七、靜音控制

7.1 硬件控制

通過(guò)MUTE輸入引腳實(shí)現(xiàn)硬件靜音控制，該引腳內(nèi)部通過(guò)50kΩ電阻上拉。當(dāng)輸入為低電平時(shí)，兩個(gè)電位器的抽頭輸出將內(nèi)部連接到各自電位器的低端。此輸入為切換輸入，第一次操作將抽頭輸出連接到電阻陣列的低端，再次操作將抽頭位置恢復(fù)到靜音前的狀態(tài)。在按鈕模式下，若收到VU、VD、UC0、UC1、DC0、DC1輸入，靜音將被取消。

7.2 軟件控制

在3線協(xié)議和操作中，16位I/O移位寄存器的第6位和第14位分別用于電位器0和電位器1的靜音控制。軟件靜音可實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)電位器的獨(dú)立控制。

八、3線串行端口與按鈕操作的優(yōu)先級(jí)

當(dāng)同時(shí)使用3線串行端口和按鈕輸入控制設(shè)備時(shí)，3線串行端口優(yōu)先于按鈕輸入控制，在3線串行端口活動(dòng)期間，按鈕輸入不能改變抽頭位置。

九、電氣特性

9.1 絕對(duì)最大額定值

包括引腳電壓、工作溫度、存儲(chǔ)溫度和焊接溫度等參數(shù)，需注意這些是應(yīng)力額定值，長(zhǎng)時(shí)間暴露在絕對(duì)最大額定值條件下可能影響設(shè)備可靠性。

9.2 推薦直流工作條件

涵蓋電源電壓、輸入邏輯電平、電阻輸入、模擬地等參數(shù)。

9.3 直流電氣特性

包括電源電流、輸入泄漏、抽頭電阻、抽頭電流、邏輯輸出電流、待機(jī)電流和上電時(shí)間等。

9.4 模擬電阻特性

包括端到端電阻公差、絕對(duì)公差、通道間匹配、抽頭間公差、-3dB截止頻率、溫度系數(shù)、總諧波失真、輸出噪聲、數(shù)字饋通、通道間隔離和靜音控制等。

9.5 電容特性

包括輸入電容和輸出電容。

9.6 交流電氣特性

包括CLK頻率、CLK脈沖寬度、數(shù)據(jù)建立時(shí)間、數(shù)據(jù)保持時(shí)間、傳播延遲時(shí)間等。

9.7 按鈕輸入交流電氣特性

包括單脈沖輸入、重復(fù)輸入脈沖高時(shí)間和連續(xù)輸入脈沖等。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電子工程師需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景，綜合考慮DS1802的各種特性和控制方式，以實(shí)現(xiàn)最佳的電路性能。大家在使用DS1802過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。