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

目的

本文旨在檢驗DS1802雙通道數(shù)字電位器的音頻特性。開發(fā)測試電路的目的是測量抽頭點之間的絕對誤差、兩個電位計游標(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，還提供每個電位計的靜音電平數(shù)據(jù)，以及作為溫度和電壓函數(shù)的活動和待機電流。對于此報告，測試僅限于 20Hz 至 20kHz 的頻率范圍。

測試電路配置

為了評估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NE5532運算放大器組成，以同相單位增益配置連接。這些緩沖級的輸入取自DS1802的每個游標(biāo)。

圖1.測試配置電路。

我們采取了幾個步驟來盡量減少外來噪聲對測量數(shù)據(jù)的影響。DS1802和NE5532運算放大器的所有輸入和輸出均采用屏蔽布線。所有接地信號都連接到一個公共點，電源使用10 μF電容電容耦合到地。此外，DS1802和NE5532運算放大器均使用獨立的電源。

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

測試測量設(shè)備

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

執(zhí)行的測試測量

如本文檔所述，器件測試是針對抽頭點之間的絕對誤差、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。這些測試和數(shù)據(jù)將在本報告本節(jié)的以下頁面中介紹。

絕對誤差和摘要

絕對誤差定義為給定游標(biāo)位置的預(yù)期電壓輸出與測量電壓輸出之間的差值。DS1802的絕對容差±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)期提供相對于游標(biāo)位置48（或輸入信號，如果連接到電位計的高端端子）的-0 dB±5.0 dB的信號衰減差。

圖2和圖3顯示了由1802個DS2單元組成的樣本組的圖形數(shù)據(jù)。圖3顯示了測試的五款器件的實際數(shù)據(jù)。圖1802通過表示計算的平均值進一步總結(jié)了這些數(shù)據(jù)。這些測試中的絕對誤差數(shù)據(jù)表明，DS0在數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的5.<> dB限值±表現(xiàn)良好。

圖2.DS1802 絕對誤差

圖3.DS1802 平均絕對誤差

通道間匹配

DS1802每器件有兩個電位器。通道間匹配提供了一種測量每個電位計的游標(biāo)位置匹配程度的方法。通道間匹配定義為電位計0和電位計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0.25 dB±。

圖 4 提供了在單元上獲取的實際數(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顯示了無需額外濾波的80kHz帶限信號的數(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的輸入信號頻段的數(shù)據(jù)，以及使用A加權(quán)濾波器濾波時的相應(yīng)數(shù)據(jù)。DS1802的電源電壓等于5 V，輸入信號為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。

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

DS1802的額定%THD+N為0.002%，在1kHz時。該規(guī)格是使用80Vrms的1kHz帶限輸入信號和位置6電位計設(shè)置得出的。在 20Hz 至 20kHz 頻率范圍內(nèi)，對于 0kHz 帶限信號，%THD+ N 的最大值小于 02.80%。此外，使用帶限信號和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)生噪聲測量，與人類在音頻范圍內(nèi)的觀測非常吻合。1有關(guān)此濾波器的更多詳細信息，請參閱上述ANSI規(guī)范或Audio Precision，Incorporated出版的音頻測量手冊。

互調(diào)失真 （IMD）

為SMPTE和CCIF互調(diào)測量標(biāo)準(zhǔn)提供了互調(diào)失真數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)以每種測量技術(shù)的幅度函數(shù)表示，如圖9（對于SMPTE）和圖10（對于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）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了雙正弦波測試信號，該信號由低頻、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作為兩個正弦波。當(dāng)非線性器件受到雙音測試信號時，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的幅度調(diào)制百分比，由二階和三階邊帶對表示。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分別對應(yīng)于高頻和低頻音調(diào)。2)

CCIF互調(diào)失真測試包括使用兩個頻率間隔很近的等幅高頻信號。用于提供測試數(shù)據(jù)的信號包括 13kHz 和 14kHz。音頻分析儀僅測量由兩個高頻測試信號產(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（FH， gL） 表示高頻信號。有關(guān)SMPTE和CCIF的更多信息，請參見Audio Precision公司出版的《Audio Measurement Handbook》和System One Audio Analyzer User's Manual。3

相聲

串?dāng)_測量使用圖11和圖12的測試配置圖進行。串?dāng)_分析通過評估DS1802兩個游標(biāo)的信號來進行。在此測試中，電位計 0 從音頻精度分析儀提供信號。該信號通過電位計0的游標(biāo)返回分析儀（參見圖11或圖12）。此信號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1及其游標(biāo)（主要是游標(biāo)）用作信號饋通的比較點。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1的游標(biāo)通過通道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

提供每個電位計的游標(biāo)位置隨溫度變化的數(shù)據(jù)。評估的溫度包括 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，溫度對絕對公差的影響很小或沒有影響。

圖 14.游標(biāo)位置與溫度電位計的關(guān)系 0.

設(shè)備靜音級別

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)顯示了包含五個部分的樣本集的靜音級別。如圖所示，對于給定采樣集的兩個電位計，靜音電平相對于游標(biāo)位置-90超過-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 0。

圖 16.器件靜音電平 — 電位計 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配置為過零檢測模式，按鈕輸入處于活動狀態(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)按鈕輸入或過零檢測模式的信息，請參考DS1802的數(shù)據(jù)資料。

圖 17.有功電流與溫度的關(guān)系

待機電流 @ V抄送

提供電源電壓 V 的待機電流數(shù)據(jù)抄送= +3.0 和 +5.0 伏。本測試的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活動。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.待機電流 @ V抄送= 3 伏。

圖 19.待機電流 @ 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