深入剖析DS1802：双音频电位器的技术解析与应用

在电子设计领域，电位器是一种常见且重要的元件，它能实现对电路中电压、电流的调节。今天我们要深入探讨的DS1802，就是一款具有独特特性的双音频电位器。

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一、DS1802概述

DS1802是一款双音频电位器，在整个器件范围内具有对数电阻特性。每个电位器有65个抽头位置，每步增量为1dB，还具备静音功能。它有两种控制方式：接触闭合（按钮）输入和3线串行接口，可用于抽头定位。该器件有商用温度版本，封装形式包括20引脚DIP、20引脚SOIC和20引脚TSSOP。

二、工作原理

2.1 电位器特性

DS1802每个封装内有两个65位置的电位器，其电阻特性呈对数关系，具体的位置与输出电平对应关系可参考表1。

2.2 控制方式

• 接触闭合（按钮）输入：提供了一种简单的机械控制方法，可用于增加或减少抽头位置。设备封装上共有四个物理接触闭合端子，结合MODE输入，可提供八种不同的接触闭合功能。
• 3线串行接口：专为CPU控制应用设计，可实现对电位器抽头位置的精确读写操作。在3线串行接口中，RST控制信号用于启用3线串行端口写入操作，CLK为时钟信号输入，用于数据I/O同步，D信号输入用于将电位器抽头位置设置传输到设备。

2.3 工作模式

• 独立模式：MODE输入处于高电平时，用户可独立控制每个电位器的抽头位置。
• 立体声模式：MODE输入处于低电平时，可通过单个控制输入同时定位两个电位器的抽头位置，具备音量上调、音量下调、平衡0和平衡1等功能。

三、接触闭合接口控制

3.1 功能介绍

接触闭合接口控制通过四个物理接触闭合端子和MODE输入实现八种不同功能，具体功能见表2。MODE输入用于选择抽头控制模式，包括独立模式和立体声模式。

3.2 独立模式控制

在独立模式下，UC0、UC1、DC0和DC1输入可独立控制每个电位器的抽头位置。UC0和UC1输入使电位器抽头向高端移动，DC0和DC1输入使抽头向低端移动。

3.3 立体声模式控制

立体声模式下，可通过单个控制输入同时调整两个电位器的抽头位置。音量控制输入可在不改变抽头相对平衡或距离的情况下，使两个抽头同时上下移动；平衡控制输入可控制两个电位器抽头位置的距离或偏移。

3.4 单按钮操作

接触闭合接口还具备单按钮操作功能，仅通过UC0和UC1接触闭合输入就能控制抽头的双向移动。

3.5 接触闭合时序

接触闭合定义为接触闭合输入端子从高电平到低电平的转换。DS1802通过输入脉冲宽度来控制抽头移动，单个脉冲输入（大于1ms且不超过1秒）可使抽头移动一个位置，重复脉冲输入可快速遍历设备的每个电阻位置，但脉冲之间需间隔至少1ms。

四、3线串行接口控制

4.1 接口组成

3线串行接口由RST、CLK和D三个输入信号组成。RST信号用于启用写入操作，CLK提供数据I/O同步，D信号用于传输电位器抽头位置设置。

4.2 数据传输

数据传输从最低有效位（LSB）开始，先传输电位器0的值，再传输电位器1的值。DS1802包含两个65位置的电位器，其抽头位置由8位值设置，两个8位值写入16位I/O移位寄存器。

4.3 数据完整性

完整传输16位数据才能确保每个电位器抽头的正确设置，不完整的传输可能导致抽头设置不理想。

五、级联操作

DS1802可实现多个设备的级联控制，通过将一个设备的COUT输出连接到另一个设备的D输入，可实现数据的链式传输。总发送位数为16乘以级联设备的数量。还可在最后一个设备的COUT端子和第一个DS1802的D输入之间放置一个可选的反馈电阻，实现数据的循环传输。

六、零交叉检测

DS1802在使用3线串行接口时具备零交叉检测功能，可减少音频应用中因抽头离散过渡产生的可听噪声。当ZCEN输入为低电平时，零交叉检测激活，仅在电位器两端电位相等且在RST信号下降后的50ms时间窗口内允许独立抽头变化。在按钮操作模式下也可使用零交叉检测功能。

七、静音控制

7.1 硬件控制

通过MUTE输入引脚实现硬件静音控制，该引脚内部通过50kΩ电阻上拉。当输入为低电平时，两个电位器的抽头输出将内部连接到各自电位器的低端。此输入为切换输入，第一次操作将抽头输出连接到电阻阵列的低端，再次操作将抽头位置恢复到静音前的状态。在按钮模式下，若收到VU、VD、UC0、UC1、DC0、DC1输入，静音将被取消。

7.2 软件控制

在3线协议和操作中，16位I/O移位寄存器的第6位和第14位分别用于电位器0和电位器1的静音控制。软件静音可实现对每个电位器的独立控制。

八、3线串行端口与按钮操作的优先级

当同时使用3线串行端口和按钮输入控制设备时，3线串行端口优先于按钮输入控制，在3线串行端口活动期间，按钮输入不能改变抽头位置。

九、电气特性

9.1 绝对最大额定值

包括引脚电压、工作温度、存储温度和焊接温度等参数，需注意这些是应力额定值，长时间暴露在绝对最大额定值条件下可能影响设备可靠性。

9.2 推荐直流工作条件

涵盖电源电压、输入逻辑电平、电阻输入、模拟地等参数。

9.3 直流电气特性

包括电源电流、输入泄漏、抽头电阻、抽头电流、逻辑输出电流、待机电流和上电时间等。

9.4 模拟电阻特性

包括端到端电阻公差、绝对公差、通道间匹配、抽头间公差、-3dB截止频率、温度系数、总谐波失真、输出噪声、数字馈通、通道间隔离和静音控制等。

9.5 电容特性

包括输入电容和输出电容。

9.6 交流电气特性

包括CLK频率、CLK脉冲宽度、数据建立时间、数据保持时间、传播延迟时间等。

9.7 按钮输入交流电气特性

包括单脉冲输入、重复输入脉冲高时间和连续输入脉冲等。

在实际设计中，电子工程师需要根据具体应用场景，综合考虑DS1802的各种特性和控制方式，以实现最佳的电路性能。大家在使用DS1802过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。