DS1802雙通道數(shù)字音頻電位器的音頻特性報(bào)告

本文旨在檢驗(yàn)DS1802雙通道數(shù)字電位器的音頻特性。開發(fā)測(cè)試電路的目的是測(cè)量抽頭點(diǎn)之間的絕對(duì)誤差、通道間匹配或兩個(gè)電位計(jì)刮水器之間的跟蹤、總諧波失真（THD）、互調(diào)失真（IMD）和串?dāng)_。

目的

本文旨在檢驗(yàn)DS1802雙通道數(shù)字電位器的音頻特性。開發(fā)測(cè)試電路的目的是測(cè)量抽頭點(diǎn)之間的絕對(duì)誤差、兩個(gè)電位計(jì)游標(biāo)之間的通道間匹配或跟蹤、總諧波失真（THD）、互調(diào)失真（IMD）和串?dāng)_。此外，還提供每個(gè)電位計(jì)的靜音電平數(shù)據(jù)，以及作為溫度和電壓函數(shù)的活動(dòng)和待機(jī)電流。對(duì)于此報(bào)告，測(cè)試僅限于 20Hz 至 20kHz 的頻率范圍。

測(cè)試電路配置

為了評(píng)估DS1802的音頻性能，構(gòu)建了圖1所示的電路。如圖所示，該電路由兩個(gè)NE5532運(yùn)算放大器組成，以同相單位增益配置連接。這些緩沖級(jí)的輸入取自DS1802的每個(gè)游標(biāo)。

圖1.測(cè)試配置電路。

我們采取了幾個(gè)步驟來(lái)盡量減少外來(lái)噪聲對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響。DS1802和NE5532運(yùn)算放大器的所有輸入和輸出均采用屏蔽布線。所有接地信號(hào)都連接到一個(gè)公共點(diǎn)，電源使用10 μF電容電容耦合到地。此外，DS1802和NE5532運(yùn)算放大器均使用獨(dú)立的電源。

組裝完成后，該電路安裝在金屬測(cè)試箱內(nèi)，以提供額外的保護(hù)，防止來(lái)自外部來(lái)源（如計(jì)算機(jī)顯示器、燈光等）的隨機(jī)噪聲耦合。BNC連接器用于測(cè)試設(shè)備的輸入和輸出。

測(cè)試測(cè)量設(shè)備

在PC控制下，使用Audio Precision-System One A版本音頻分析儀進(jìn)行音頻測(cè)量。該測(cè)試設(shè)備提供了測(cè)量THD+N、IMD、串?dāng)_、絕對(duì)誤差和通道間匹配的方法。

執(zhí)行的測(cè)試測(cè)量

如本文檔所述，器件測(cè)試是針對(duì)抽頭點(diǎn)之間的絕對(duì)誤差、通道間匹配、THD+N、IMD、串?dāng)_、靜音電平和器件電流特性（隨溫度變化）完成的。這些測(cè)試和數(shù)據(jù)將在本報(bào)告本節(jié)的以下頁(yè)面中介紹。

絕對(duì)誤差和摘要

絕對(duì)誤差定義為給定游標(biāo)位置的預(yù)期電壓輸出與測(cè)量電壓輸出之間的差值。DS1802的絕對(duì)容差±為任何給定的游標(biāo)位置提供0.5 dB。例如，游標(biāo)位置48將預(yù)期提供相對(duì)于游標(biāo)位置48（或輸入信號(hào)，如果連接到電位計(jì)的高端端子）的-0 dB±5.0 dB的信號(hào)衰減差。

圖2和圖3顯示了由1802個(gè)DS2單元組成的樣本組的圖形數(shù)據(jù)。圖3顯示了測(cè)試的五款器件的實(shí)際數(shù)據(jù)。圖1802通過(guò)表示計(jì)算的平均值進(jìn)一步總結(jié)了這些數(shù)據(jù)。這些測(cè)試中的絕對(duì)誤差數(shù)據(jù)表明，DS0在數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)定的5.<> dB限值±表現(xiàn)良好。

圖2.DS1802 絕對(duì)誤差

圖3.DS1802 平均絕對(duì)誤差

通道間匹配

DS1802每器件有兩個(gè)電位器。通道間匹配提供了一種測(cè)量每個(gè)電位計(jì)的游標(biāo)位置匹配程度的方法。通道間匹配定義為電位計(jì)0和電位計(jì)1的相同游標(biāo)位置之間的差異。例如，根據(jù)DS15的規(guī)格，電位器0和電位器1的游標(biāo)位置相差不超過(guò)0.25 dB±。

圖 4 提供了在單元上獲取的實(shí)際數(shù)據(jù)，而圖 5 顯示了平均數(shù)據(jù)的摘要。通道間匹配的平均數(shù)據(jù)表明，該器件特性落在0.05 dB±窗口內(nèi);這完全符合數(shù)據(jù)手冊(cè)中±0.25 dB的規(guī)格。

圖4.渠道間匹配。

圖5.渠道間匹配匯總。

總諧波失真 + 噪聲 （THD+N） 與頻率的關(guān)系

總諧波失真+噪聲與頻率的函數(shù)關(guān)系如圖6、7和8所示。圖6顯示了無(wú)需額外濾波的80kHz帶限信號(hào)的數(shù)據(jù)。圖7所示數(shù)據(jù)頻帶限制為30kHz，包括使用A加權(quán)濾波器濾波的數(shù)據(jù)。圖8提供了限制在22kHz的輸入信號(hào)頻段的數(shù)據(jù)，以及使用A加權(quán)濾波器濾波時(shí)的相應(yīng)數(shù)據(jù)。DS1802的電源電壓等于5 V，輸入信號(hào)為1 Vrms，電位器0和電位器1的游標(biāo)設(shè)置為位置6（衰減為6 dB），則對(duì)該數(shù)據(jù)的器件和系統(tǒng)配置。

圖6.%THD+N與頻率80kHz帶寬限制的關(guān)系。

圖7.%THD+N與頻率30kHz帶寬限制的關(guān)系。

圖8.%THD+N與頻率22kHz帶寬限制的關(guān)系。

通過(guò)將電位器的游標(biāo)位置設(shè)置為位置-0以外的某個(gè)電平，DS1802的潛在用戶可以看到輸入信號(hào)覆蓋電阻陣列的某些部分時(shí)的器件失真。位置設(shè)置為 0 主要允許檢查輸入信號(hào)源。這些測(cè)試中使用的位置 6 設(shè)置為監(jiān)測(cè) %THD+N 提供了最壞情況選擇。

DS1802的額定%THD+N為0.002%，在1kHz時(shí)。該規(guī)格是使用80Vrms的1kHz帶限輸入信號(hào)和位置6電位計(jì)設(shè)置得出的。在 20Hz 至 20kHz 頻率范圍內(nèi)，對(duì)于 0kHz 帶限信號(hào)，%THD+ N 的最大值小于 02.80%。此外，使用帶限信號(hào)和A加權(quán)濾波器，在20Hz至20kHz頻率范圍內(nèi)，%THD+N可顯著改善。

A加權(quán)濾波器是一種特定的噪聲加權(quán)濾波器（ANSI S1.4，IEC建議179），用于產(chǎn)生噪聲測(cè)量，與人類在音頻范圍內(nèi)的觀測(cè)非常吻合。1有關(guān)此濾波器的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱上述ANSI規(guī)范或Audio Precision，Incorporated出版的音頻測(cè)量手冊(cè)。

互調(diào)失真 （IMD）

為SMPTE和CCIF互調(diào)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)提供了互調(diào)失真數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)以每種測(cè)量技術(shù)的幅度函數(shù)表示，如圖9（對(duì)于SMPTE）和圖10（對(duì)于CCIF）所示。

圖9.SMPTE互調(diào)失真與幅度的關(guān)系

圖 10.CCIF互調(diào)失真與幅度的關(guān)系

SMPTE（電影和電視工程師協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了雙正弦波測(cè)試信號(hào)，該信號(hào)由低頻、高振幅音與高頻正弦波線性組合而成，其幅度為低頻音調(diào)的 1/4。SMPTE規(guī)范要求60Hz和7kHz作為兩個(gè)正弦波。當(dāng)非線性器件受到雙音測(cè)試信號(hào)時(shí)，互調(diào)產(chǎn)物表現(xiàn)為高頻音周圍的邊帶。交調(diào)失真百分比定義為高頻信號(hào)的幅度調(diào)制百分比，由二階和三階邊帶對(duì)表示。高頻音周圍的二階邊帶以等于低頻音（FH±FL).三階邊帶的間隔是低頻音或F的兩倍H± 2FL.（FH和 FL分別對(duì)應(yīng)于高頻和低頻音調(diào)。2)

CCIF互調(diào)失真測(cè)試包括使用兩個(gè)頻率間隔很近的等幅高頻信號(hào)。用于提供測(cè)試數(shù)據(jù)的信號(hào)包括 13kHz 和 14kHz。音頻分析儀僅測(cè)量由兩個(gè)高頻測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生的差音或低頻產(chǎn)物的幅度。這里，交調(diào)失真百分比定義為低階或差分信號(hào)（FH， gL） 表示高頻信號(hào)。有關(guān)SMPTE和CCIF的更多信息，請(qǐng)參見Audio Precision公司出版的《Audio Measurement Handbook》和System One Audio Analyzer User's Manual。3

相聲

串?dāng)_測(cè)量使用圖11和圖12的測(cè)試配置圖進(jìn)行。串?dāng)_分析通過(guò)評(píng)估DS1802兩個(gè)游標(biāo)的信號(hào)來(lái)進(jìn)行。在此測(cè)試中，電位計(jì) 0 從音頻精度分析儀提供信號(hào)。該信號(hào)通過(guò)電位計(jì)0的游標(biāo)返回分析儀（參見圖11或圖12）。此信號(hào)返回連接到音頻分析儀的通道 A 輸入。

圖 11.串?dāng)_配置電位器1打開。

圖 12.串?dāng)_配置電位器1接地。

電位計(jì)1及其游標(biāo)（主要是游標(biāo)）用作信號(hào)饋通的比較點(diǎn)。高電平和低電平端子H1和L1要么保持開路，如圖11所示，要么如圖12所示接地。電位計(jì)1的游標(biāo)通過(guò)通道B連接到音頻分析儀的輸入。

然后比較音頻分析儀的通道A輸入和通道B輸入，以確定串?dāng)_電平。圖 11 和圖 12 兩種配置的圖形數(shù)據(jù)如圖 13 所示。

圖 13.串?dāng)_數(shù)據(jù)。

游標(biāo)位置與溫度的關(guān)系

提供每個(gè)電位計(jì)的游標(biāo)位置隨溫度變化的數(shù)據(jù)。評(píng)估的溫度包括 0°C、25°C 和 70°C。 數(shù)據(jù)如圖14所示，以容差或絕對(duì)誤差表示為游標(biāo)位置的函數(shù)。例如，游標(biāo)位置28應(yīng)對(duì)應(yīng)于28 dB±0.5 dB的容差。

從圖形數(shù)據(jù)中可以看出，溫度對(duì)絕對(duì)公差的影響很小或沒有影響。

圖 14.游標(biāo)位置與溫度電位計(jì)的關(guān)系 0.

設(shè)備靜音級(jí)別

DS1802提供硬件和軟件靜音功能。圖 15 和圖 16 中提供的數(shù)據(jù)顯示了包含五個(gè)部分的樣本集的靜音級(jí)別。如圖所示，對(duì)于給定采樣集的兩個(gè)電位計(jì)，靜音電平相對(duì)于游標(biāo)位置-90超過(guò)-0.0 dB。DS1802的靜音能力至少為-90.0 dB。

圖 15.器件靜音電平 — 電位計(jì) 0。

圖 16.器件靜音電平 — 電位計(jì) 1。

有功電流與溫度的關(guān)系

提供 5 伏電源電壓的有功電流數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)如圖 17 所示。DS1802配置為過(guò)零檢測(cè)模式，按鈕輸入處于活動(dòng)狀態(tài)。這種配置為器件提供了最壞情況下的有功電流應(yīng)用。

有關(guān)按鈕輸入或過(guò)零檢測(cè)模式的信息，請(qǐng)參考DS1802的數(shù)據(jù)資料。

圖 17.有功電流與溫度的關(guān)系

待機(jī)電流 @ V抄送

提供電源電壓 V 的待機(jī)電流數(shù)據(jù)抄送= +3.0 和 +5.0 伏。本測(cè)試的DS1802配置在3線串行端口、按鈕輸入或任一電位器兩端的電壓上均無(wú)活動(dòng)。圖 18 和圖 19 提供了 +3.0 和 +5.0 V 操作的圖形數(shù)據(jù)。

圖 18.待機(jī)電流 @ V抄送= 3 伏。

圖 19.待機(jī)電流 @ V抄送= 5 伏。

結(jié)論

如本文檔的用途部分所述，此處提供的數(shù)據(jù)是對(duì)DS1802音頻特性的檢查。DS1802的額定值為50 kΩ=雙通道數(shù)字電位器。這些數(shù)據(jù)的預(yù)期用途是讓音頻設(shè)計(jì)人員了解DS1802在音頻應(yīng)用中的性能。雖然不是一份全面的報(bào)告，但提供的數(shù)據(jù)檢查了一系列廣受歡迎的規(guī)格;如THD+N、互調(diào)失真和串?dāng)_。

審核編輯：郭婷