DS1802双通道数字音频电位器的音频特性报告

本文旨在检验DS1802双通道数字电位器的音频特性。开发测试电路的目的是测量抽头点之间的绝对误差、通道间匹配或两个电位计刮水器之间的跟踪、总谐波失真（THD）、互调失真（IMD）和串扰。

目的

本文旨在检验DS1802双通道数字电位器的音频特性。开发测试电路的目的是测量抽头点之间的绝对误差、两个电位计游标之间的通道间匹配或跟踪、总谐波失真（THD）、互调失真（IMD）和串扰。此外，还提供每个电位计的静音电平数据，以及作为温度和电压函数的活动和待机电流。对于此报告，测试仅限于 20Hz 至 20kHz 的频率范围。

测试电路配置

为了评估DS1802的音频性能，构建了图1所示的电路。如图所示，该电路由两个NE5532运算放大器组成，以同相单位增益配置连接。这些缓冲级的输入取自DS1802的每个游标。

图1.测试配置电路。

我们采取了几个步骤来尽量减少外来噪声对测量数据的影响。DS1802和NE5532运算放大器的所有输入和输出均采用屏蔽布线。所有接地信号都连接到一个公共点，电源使用10 μF电容电容耦合到地。此外，DS1802和NE5532运算放大器均使用独立的电源。

组装完成后，该电路安装在金属测试箱内，以提供额外的保护，防止来自外部来源（如计算机显示器、灯光等）的随机噪声耦合。BNC连接器用于测试设备的输入和输出。

测试测量设备

在PC控制下，使用Audio Precision-System One A版本音频分析仪进行音频测量。该测试设备提供了测量THD+N、IMD、串扰、绝对误差和通道间匹配的方法。

执行的测试测量

如本文档所述，器件测试是针对抽头点之间的绝对误差、通道间匹配、THD+N、IMD、串扰、静音电平和器件电流特性（随温度变化）完成的。这些测试和数据将在本报告本节的以下页面中介绍。

绝对误差和摘要

绝对误差定义为给定游标位置的预期电压输出与测量电压输出之间的差值。DS1802的绝对容差±为任何给定的游标位置提供0.5 dB。例如，游标位置48将预期提供相对于游标位置48（或输入信号，如果连接到电位计的高端端子）的-0 dB±5.0 dB的信号衰减差。

图2和图3显示了由1802个DS2单元组成的样本组的图形数据。图3显示了测试的五款器件的实际数据。图1802通过表示计算的平均值进一步总结了这些数据。这些测试中的绝对误差数据表明，DS0在数据手册规定的5.<> dB限值±表现良好。

图2.DS1802 绝对误差

图3.DS1802 平均绝对误差

通道间匹配

DS1802每器件有两个电位器。通道间匹配提供了一种测量每个电位计的游标位置匹配程度的方法。通道间匹配定义为电位计0和电位计1的相同游标位置之间的差异。例如，根据DS15的规格，电位器0和电位器1的游标位置相差不超过0.25 dB±。

图 4 提供了在单元上获取的实际数据，而图 5 显示了平均数据的摘要。通道间匹配的平均数据表明，该器件特性落在0.05 dB±窗口内;这完全符合数据手册中±0.25 dB的规格。

图4.渠道间匹配。

图5.渠道间匹配汇总。

总谐波失真 + 噪声 （THD+N） 与频率的关系

总谐波失真+噪声与频率的函数关系如图6、7和8所示。图6显示了无需额外滤波的80kHz带限信号的数据。图7所示数据频带限制为30kHz，包括使用A加权滤波器滤波的数据。图8提供了限制在22kHz的输入信号频段的数据，以及使用A加权滤波器滤波时的相应数据。DS1802的电源电压等于5 V，输入信号为1 Vrms，电位器0和电位器1的游标设置为位置6（衰减为6 dB），则对该数据的器件和系统配置。

图6.%THD+N与频率80kHz带宽限制的关系。

图7.%THD+N与频率30kHz带宽限制的关系。

图8.%THD+N与频率22kHz带宽限制的关系。

通过将电位器的游标位置设置为位置-0以外的某个电平，DS1802的潜在用户可以看到输入信号覆盖电阻阵列的某些部分时的器件失真。位置设置为 0 主要允许检查输入信号源。这些测试中使用的位置 6 设置为监测 %THD+N 提供了最坏情况选择。

DS1802的额定%THD+N为0.002%，在1kHz时。该规格是使用80Vrms的1kHz带限输入信号和位置6电位计设置得出的。在 20Hz 至 20kHz 频率范围内，对于 0kHz 带限信号，%THD+ N 的最大值小于 02.80%。此外，使用带限信号和A加权滤波器，在20Hz至20kHz频率范围内，%THD+N可显著改善。

A加权滤波器是一种特定的噪声加权滤波器（ANSI S1.4，IEC建议179），用于产生噪声测量，与人类在音频范围内的观测非常吻合。1有关此滤波器的更多详细信息，请参阅上述ANSI规范或Audio Precision，Incorporated出版的音频测量手册。

互调失真 （IMD）

为SMPTE和CCIF互调测量标准提供了互调失真数据。数据以每种测量技术的幅度函数表示，如图9（对于SMPTE）和图10（对于CCIF）所示。

图9.SMPTE互调失真与幅度的关系

图 10.CCIF互调失真与幅度的关系

SMPTE（电影和电视工程师协会）标准规定了双正弦波测试信号，该信号由低频、高振幅音与高频正弦波线性组合而成，其幅度为低频音调的 1/4。SMPTE规范要求60Hz和7kHz作为两个正弦波。当非线性器件受到双音测试信号时，互调产物表现为高频音周围的边带。交调失真百分比定义为高频信号的幅度调制百分比，由二阶和三阶边带对表示。高频音周围的二阶边带以等于低频音（FH±FL).三阶边带的间隔是低频音或F的两倍H± 2FL.（FH和 FL分别对应于高频和低频音调。2)

CCIF互调失真测试包括使用两个频率间隔很近的等幅高频信号。用于提供测试数据的信号包括 13kHz 和 14kHz。音频分析仪仅测量由两个高频测试信号产生的差音或低频产物的幅度。这里，交调失真百分比定义为低阶或差分信号（FH， gL） 表示高频信号。有关SMPTE和CCIF的更多信息，请参见Audio Precision公司出版的《Audio Measurement Handbook》和System One Audio Analyzer User's Manual。3

相声

串扰测量使用图11和图12的测试配置图进行。串扰分析通过评估DS1802两个游标的信号来进行。在此测试中，电位计 0 从音频精度分析仪提供信号。该信号通过电位计0的游标返回分析仪（参见图11或图12）。此信号返回连接到音频分析仪的通道 A 输入。

图 11.串扰配置电位器1打开。

图 12.串扰配置电位器1接地。

电位计1及其游标（主要是游标）用作信号馈通的比较点。高电平和低电平端子H1和L1要么保持开路，如图11所示，要么如图12所示接地。电位计1的游标通过通道B连接到音频分析仪的输入。

然后比较音频分析仪的通道A输入和通道B输入，以确定串扰电平。图 11 和图 12 两种配置的图形数据如图 13 所示。

图 13.串扰数据。

游标位置与温度的关系

提供每个电位计的游标位置随温度变化的数据。评估的温度包括 0°C、25°C 和 70°C。 数据如图14所示，以容差或绝对误差表示为游标位置的函数。例如，游标位置28应对应于28 dB±0.5 dB的容差。

从图形数据中可以看出，温度对绝对公差的影响很小或没有影响。

图 14.游标位置与温度电位计的关系 0.

设备静音级别

DS1802提供硬件和软件静音功能。图 15 和图 16 中提供的数据显示了包含五个部分的样本集的静音级别。如图所示，对于给定采样集的两个电位计，静音电平相对于游标位置-90超过-0.0 dB。DS1802的静音能力至少为-90.0 dB。

图 15.器件静音电平 — 电位计 0。

图 16.器件静音电平 — 电位计 1。

有功电流与温度的关系

提供 5 伏电源电压的有功电流数据。此数据如图 17 所示。DS1802配置为过零检测模式，按钮输入处于活动状态。这种配置为器件提供了最坏情况下的有功电流应用。

有关按钮输入或过零检测模式的信息，请参考DS1802的数据资料。

图 17.有功电流与温度的关系

待机电流 @ V抄送

提供电源电压 V 的待机电流数据抄送= +3.0 和 +5.0 伏。本测试的DS1802配置在3线串行端口、按钮输入或任一电位器两端的电压上均无活动。图 18 和图 19 提供了 +3.0 和 +5.0 V 操作的图形数据。

图 18.待机电流 @ V抄送= 3 伏。

图 19.待机电流 @ V抄送= 5 伏。

结论

如本文档的用途部分所述，此处提供的数据是对DS1802音频特性的检查。DS1802的额定值为50 kΩ=双通道数字电位器。这些数据的预期用途是让音频设计人员了解DS1802在音频应用中的性能。虽然不是一份全面的报告，但提供的数据检查了一系列广受欢迎的规格;如THD+N、互调失真和串扰。

审核编辑：郭婷