DTMF電話語音接收器集成電路BU8874/F的結(jié)構(gòu)功能、特點(diǎn)及應(yīng)用設(shè)計(jì)

作者：孫中禹，梁琦，候傳教

1 概述

DTMF電話語音接收器集成電路BU8874/BU8874F是ROMHM公司生產(chǎn)的一類電話語音應(yīng)答器。它們可以將16種不同的DTMF信號轉(zhuǎn)換成4位二進(jìn)制串行數(shù)據(jù)。其中BU8874采用8腳DIP封裝形式，而BU8874F則采用18腳封裝，兩種芯片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)基本上是相同的。這種器件的最大特點(diǎn)是其動態(tài)范圍很寬，因而可以省去了擴(kuò)展輸入動態(tài)范圍而使用的放大器。另外，BU8874/BU8874F還采用專門的數(shù)字技術(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，因而可以通過主控制器可靠地進(jìn)行計(jì)時控制。

BU8874/BU8874F可以廣泛應(yīng)用于DTMF電話語音應(yīng)答器中。

BU8874/BU8874F的主要特點(diǎn)如下：

●具有45dB的寬動態(tài)范圍；

●具有低點(diǎn)源模式；

●采用4位二進(jìn)制碼串行輸出；

●可通過主控制器對BU8874/BU8874F進(jìn)行可靠地計(jì)時控制；

●帶有輸入延遲響應(yīng)引腳（ACK腳）；

●可以使4.19MHz的晶體蜂鳴器。

2 結(jié)構(gòu)功能和主要參數(shù)

2.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能

BU8874/BU8874F分別采用DIP-8和SOP-18封裝形式。圖1所示為BU8874/BU8874的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳排列。BU8874/BU8874F的各引腳的功能如表1所列。

表1 BU8874/BU8874F的引腳功能

2.2 主要參數(shù)

BU8874/BU8874F的電源工作電壓應(yīng)在4.75～5.25V范圍之間，它們的3腳OSC和GND之間的外接晶體（也可以是陶瓷）諧振器的振蕩器頻率應(yīng)選擇4.194304MHz，其精度應(yīng)在±0.1%之內(nèi)。下面給出了BU8874/BU8874F的幾個主要的極限參數(shù)：

●最高電源電壓VDD：7V；

●最大輸入電壓范圍：GND-0.3V～VDD-0.3；

●最大輸出電壓范圍：GND-0.3V～VDD-0.3；

●最大功耗：BU8874為500mW；BU8874F為55mW；

●工作溫度范圍：-10～+70℃；

●存儲溫度范圍：-55～125℃。

3 工作原理

3.1 正常操作

當(dāng)一個DTMF信號輸入到BU8874/BU8874F的INPUT引腳時，BU8874/BU8874F中的一對帶通濾波器將分別把這一DTMF信號變換成高頻（COL）和低頻（ROW）的音頻信號，同時又將這兩種音頻信號變換成數(shù)字信號送入數(shù)字檢測器（DIGITAL DETECTOR），數(shù)字檢測器對這兩個音調(diào)信號進(jìn)行檢測以確定它們是否是DTMF的有效信號。如果它們是DTMF的有效信號，那么，BU8874/BU8874F的數(shù)字檢測器將向其控制電路發(fā)送一個DETECT信號，同時也向代碼轉(zhuǎn)換器（CCDE CONVERTER）發(fā)送一個相應(yīng)的COLUMN和ROW地址信號。而此時的代碼轉(zhuǎn)換器則在對接收并檢測到的DTMF信號進(jìn)行編碼后，也向器件的控制電路輸出一個使能（ENABLE）信號。

在數(shù)字檢測電路輸出的DETECT信號和代碼轉(zhuǎn)換電路輸出的ENABLE信號的共同作用下，BU8874/BU8874F中的控制操作電路將輸出一個初始的控制操作信號，此時如果EST引腳進(jìn)入高電平，則說明器件已經(jīng)檢測到了有效的DTMF信號。

當(dāng)EST腳為高電平時，如果在ACK腳輸入一個串行脈沖信號，那么，SD引腳將輸出一個二進(jìn)制的DTMF解碼信號。

如果在ACK引腳輸入一個并行脈沖序列，那么，數(shù)據(jù)將在并行/串行轉(zhuǎn)換器（PARALLEL-SERIAL CONVERTER）第一個脈沖的上升沿被鎖存，并同時由SD引腳輸出其最低位LSB。在這之后，由ACK引腳輸入的并行脈沖中，每一個脈沖的每一位都將由SD引腳輸出，直到數(shù)據(jù)中的其余三位都輸出完畢。至此，四個脈沖中的全部四個數(shù)據(jù)位將全部輸出完畢。

如果在ACK引腳輸入的脈沖序列的數(shù)目只有三個或者更少，那么，其后的DTMF輸入將不能被完全解碼；而如果輸入ACK引腳的脈沖數(shù)目超過了四個，那么系統(tǒng)將不予接受而不能正常工作，直到EST引腳再次高為止。表2所示為從SD端輸出的串行數(shù)據(jù)格式。

表2 SD端口的數(shù)據(jù)輸出格式

表3 操作模式的輸入邏輯選擇

3.2 低功耗模式

如果ACK為低，那么，BU8874/BU8874F的低拉耗模式將在PWDN的上升沿被激活。表3所列是BU8874/BU8874F的操作模式輸入邏輯選擇方式。當(dāng)電路處于低功耗模式時，ACK引腳可以由低電平轉(zhuǎn)入高電平并再次加到低電平。而當(dāng)PWDN為低電平時，電路將返回正常操作模式。在電路從低功耗模式轉(zhuǎn)入正常操作模式之后，如果仍然存在一個有效的DTMF信號，也就是說，電路在低功耗模式時的有效輸入信號還存在，那么，數(shù)據(jù)將由輸入的ACK脈沖序列進(jìn)行第二次讀入（第一次讀入已經(jīng)伴隨著正常操作模式的恢復(fù)而錯過）。實(shí)際上，假如電路有n次進(jìn)入低功耗模式，只要輸入的DTMF信號連續(xù)存在，那么在EST為高時，數(shù)據(jù)就將被重新讀放n+1次。

4 應(yīng)用電路

BU8874/BU8874F是DTMF電路語音應(yīng)答器的理想器件。它的應(yīng)用電路十分簡單。一個BU8874/BU8874F的典型應(yīng)用電路。由晶體管2SC1740和電阻R591～R595、以及電容C592～C593組成的前置放大器的主要作用是用業(yè)增加DTMF信號的接收靈敏度。而如果要將DTMF信號直接輸入給BU8874/BU8874F，那么可將圖中的JP592短接即可。耦合電路C501的選擇原則是應(yīng)能很好地耦合697Hz以上的DTMF信號。由于BU8874/BU8874F器件對其晶振的振蕩頻率精度要求較高。因此，在設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量選擇頻率精度較高的石英晶體振蕩器。如果選用陶瓷振蕩器，則一定要保證其精度達(dá)到±0.1%以內(nèi)。而VCC端接的旁路電容則選用100μF的普通鋁電解電容器即可。

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