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引言
DS1808是MAXIM公司推出的一種新型雙通道、數(shù)字控制式、對數(shù)斜率音頻分壓計，為需要低THD和串?dāng)_的應(yīng)用提供高性能的立體聲音量控制。利用±12V的電源，它的信號擺幅能力可以達(dá)到24Vp-p，而且它允許低端接地以簡化用戶的設(shè)計。DS1808有33個檔位，提供從0dB到60dB的衰減，而且它的靜噪功能還能提供大于90dB的衰減。通過一條2線接口就可以控制DS1808，該接口提供的地址可以讓多達(dá)8個DS1808同時連接在一條2線總線上。本文將通過硬件和軟件的實踐介紹DS1808在音頻系統(tǒng)中的應(yīng)用。
應(yīng)用雙電源數(shù)字分壓器的基本音頻電路
在很多情況下，如信號的電壓范圍在分壓計電源電壓范圍內(nèi)，而且需要的輸出電流小于分壓計的額定電流時，雙電源數(shù)字分壓計可以直接替換機(jī)械式分壓計。所示為一個應(yīng)用DS1808的簡單音頻電路。
只要輸入電壓小于Vcc且大于Vb，該電路就能正常工作。輸入信號是由音頻源耦合來的交流信號，在輸出端串聯(lián)了一個電容，從而保證了輸出信號也是交流耦合信號。根據(jù)2線總線設(shè)定的DS1808內(nèi)部寄存器狀態(tài)，DS1808將對通過輸入端電容后的音頻信號進(jìn)行衰減。DS1808的刻度為對數(shù)斜率刻度，從0dB到12dB每檔衰減1dB，從14dB到36dB每檔衰減2dB，從39dB到60dB每檔衰減3dB。DS1808內(nèi)部寄存器的一個狀態(tài)為靜噪，可以提供大于90dB的衰減。分壓計刮片的輸出信號將由固定增益為7.8V/V(17.8dB)運算放大器放大。該運算放大器用做電壓緩沖器，因為其輸入阻抗很大，所以通過設(shè)計可以使DS1808的刮片電流小于規(guī)定的1mA。
DS1808的軟件
通過一個2線接口來控制DS1808。2線是類似于I2C的簡單協(xié)議，可以很容易地用一片單片機(jī)實現(xiàn)。DS1808有兩個開放的集電極I/O線，分別稱為SDA(串口數(shù)據(jù))和SCL(串口時鐘)線。當(dāng)總線處于未使用狀態(tài)時，通常將這兩條線接3V或5V電源，置于高電平。單片機(jī)和作為從設(shè)備的DS1808都可以將數(shù)據(jù)置于總線上，但只有作為主設(shè)備的單片機(jī)才能控制時鐘速率。
所有簡單任務(wù)均可由2線設(shè)備來實現(xiàn)，如獲取總線的控制權(quán)(開始狀態(tài))、讀/寫1個字節(jié)、確認(rèn)DS1808的握手過程和釋放總線(停止?fàn)顟B(tài))。DS1808先使用一個簡單的協(xié)議來檢測其是否已經(jīng)被編址，然后才執(zhí)行相關(guān)的任務(wù)。
地址和數(shù)據(jù)協(xié)議
雖然2線允許多個從設(shè)備連接在同一條總線上，但是必須為連接在總線上的不同部分進(jìn)行編址，使每一部分都有一個惟一的地址字節(jié)。在發(fā)送一條新信息之前，首先發(fā)送地址字節(jié)，這樣只有指定的部分才能接收該信息，并響應(yīng)此次通信。
DS1808的地址字節(jié)如表1所示。第7至第4位始終為“0101”，第3、2、1位對應(yīng)于器件上的地址引腳(引腳2、3、5)狀態(tài)。外部地址引腳的狀態(tài)至多可以確定8個惟一的地址，所以在一條總線上至多可以連接8個DS1808。第0位用于確定一個讀操作或?qū)懖僮魇欠癜l(fā)生。在讀/寫位后，總線將提供一個時鐘周期低電平確認(rèn)信號，確認(rèn)作為從設(shè)備的DS1808。該信號為主設(shè)備產(chǎn)生的信號，它表明一個從設(shè)備已經(jīng)驗證了它的地址，并開始處理信息。在發(fā)信過程中，將首先發(fā)送所有字節(jié)中的字節(jié)。
表1 DS1808的地址
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Bit7(MSB) |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
ACK |
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0 |
1 |
0 |
1 |
A2 |
A1 |
A0 |
R=1,W=0 |
Slave ACK |
發(fā)送完地址字節(jié)后，DS1808將開始發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式如表2所示。第7位指示位置占有，在寫操作時置為0或1，在讀操作時置為0。第6位是分壓計通道選擇位，用于選擇編址DS1808中的兩個分壓計。若該位為0，分壓計0將被編址；若為1，分壓計1將被編址。第5至0位用于設(shè)置分壓計的位置。
表2 DS1808分壓計控制字節(jié)內(nèi)容
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Bit7(MSSSB) |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
ACK |
|
0 |
Port=0,
Port=1
|
Daya |
ACK
(NACK在
只讀過程
中的
一個字節(jié)) |
應(yīng)用DS1808的改進(jìn)電路
DS1808是低THD、低串?dāng)_的音頻分壓計。其典型的THD僅為0.0006%，20kHz時的典型串?dāng)_為-105dB。所示電路是一個經(jīng)實際應(yīng)用證實效果很好的硬件設(shè)計。其優(yōu)點是放大級在DS1808之前，這樣任何可能存在的開關(guān)噪聲將不會在放大級被放大；二是刮片和地之間連接了一個小電容，它將濾掉任何可能存在的開關(guān)噪聲。
該電路輸入信號的限制條件與中電路相同，信號的電壓范圍在分壓計電源電壓范圍內(nèi)，否則會產(chǎn)生削頂失真。經(jīng)試用證明，該電路在音響系統(tǒng)中的工作效果很好，這是因為其運算放大器具有較高的阻抗，在輸入電容后的50kΩ接地電阻可以為放大器提供一個直流偏壓。缺少該電阻，則輸入將會漂移至某個非零狀態(tài)，并導(dǎo)致音頻信號失真。
總結(jié)
在很多系統(tǒng)中，通常將DS1808置于系統(tǒng)放大級之后，從而改善系統(tǒng)的信噪比。刮片到地連接一個小電容，用來過濾部分開關(guān)噪聲。另外，DS1808內(nèi)部沒有過零探測器，因此其調(diào)節(jié)音量的步進(jìn)值為1dB。
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