LM1971序曲™ 音频衰减器系列 数字控制62分贝音频衰减器，带静音

一般说明

LM1971是一种基于CMOS工艺制造的数字控制单通道音频at  tenuator。衰减可在0分贝到−62分贝的1分贝步长内变化。静音功能dis 连接输入和输出，提供超过100dB的衰减。该设备的性能表现在它能够改变衰减水平，无需发出咔嗒声或砰砰声。在此外，LM1971具有0.0008%的低总谐波失真度（THD）和115dB的动态范围，使其适合数字音频需求。LM1971是有两种8针塑料浸渍包装。LM1971由TTL/CMOS兼容的3线控制串行数字接口。有效的低负荷线路使当时钟线提供系统时，数据输入寄存器时机。其数据引脚在每个时钟脉冲，允许所需的衰减设置待选择。

主要规格

总谐波失真0.0008%（典型值）

频率响应>200 kHz（−3 dB）（典型值）

衰减范围（不包括静音）62 dB（典型值）

动态范围115 dB（典型值）

静音衰减102 dB（典型值）

特征

-3串行接口

静音功能

点击弹出自由衰减变化

提供8针塑料浸渍等包装

应用

通信系统

移动电话和寻呼机

个人电脑音频控制

电子音乐（MIDI）

扩声系统

自动混音

绝对最大额定值（注1、2）

电压15V

任何引脚（GND−0.2V）到（VDD+0.2V）的电压

静电放电敏感性（注4）3000V

焊接信息

N包（10秒）

M包

气相（60s）

红外线（15s）

260摄氏度

215摄氏度

220摄氏度

功耗（注3）150兆瓦

结温150˚C

储存温度−65˚C至+150˚C

运行额定值（注1、2）

温度范围

TMIN≤TA≤TMAX−20˚C≤TA≤+85˚C

热阻

M08A包，θJA 167˚C/W

N08E包，θJA 102˚C/W

电源电压4.5V至12V

电气特性（注1、2）

以下规格适用于VDD=+12V（VREFIN=+6V）、VIN=5.5 Vpk和f=1 kHz，除非另有规定。限制适用于TA=25˚C。数字输入与TTL和CMOS兼容。

注1：绝对最大额定值表示设备可能发生损坏的极限值。工作额定值表示设备的工作条件功能性的，但不保证特定的性能限制。电气特性说明特定试验条件下的直流和交流电气规范保证特定性能限制。这假设设备在工作额定值范围内。对于无限制的参数，规格不作保证然而，典型值是设备性能的良好指示。

注2：除非另有规定，否则所有电压均相对于GND引脚（引脚3）进行测量。

注3：最大功耗必须在高温下降低，并由TJMAX、θJA和环境温度TA决定。最大值允许功耗为PD=（TJMAX–TA）/θJA或绝对最大额定值中给定的数值，以较低者为准。对于LM1971N和LM1971M，TJMAX=+150˚C，当安装板时，典型的连接到环境的热阻θJA分别为102˚C/W和167˚C/W。

注4：人体模型，100 pF通过1.5 kΩ电阻器放电。

注5：典型值在25℃下测量，代表参数标准。

注6：限值是保证所有零件在生产过程中经过测试，以满足规定值。

注7：由于生产试验的限制，噪声试验没有限制。请参考典型性能特性章节中的噪声测量。

管脚说明

VREFIN（1）：VREFIN引脚为模拟输入信号。该引脚应偏于电源电压VDD，如图1和图6

输出（2）：衰减的模拟输出信号来自这个别针。

GND（3）：GND引脚参考数字输入信号IC的参考电压较低。通常是这样管脚将标记为“VSS”，但接地参考数字逻辑输入控制与这一点有关。与较高的管脚数通常会有单独的管脚对于这些功能；VSS和逻辑接地。这是有意的LM1971始终使用单电压电源配置运行，针3（GND）应始终处于系统接地位置。如果需要双极或分体式电源配置，则需要电平转换电路参考数字逻辑控制引脚通过负电源的引脚3。它是但强烈建议使用LM1971在单极或单电源配置中。

负载（4）：负载输入接受TTL或CMOS电平信号。这是设备的启用引脚，允许数据在该输入为低（0V）时被记录。GND引脚是此信号的参考。

数据（5）：数据输入接受TTL或CMOS电平信号。该引脚用于接收来自微控制器的串行数据，微控制器将被锁定并解码以改变通道的衰减水平。GND引脚是参考为了这个信号。

时钟（6）：时钟输入接受TTL或CMOS电平信号。时钟输入用于将数据加载到输入时钟上升沿的内部移位寄存器波形。GND引脚是该信号的参考。

VDD（7）：正电压电源应置于这个别针。

IN（8）：模拟输入信号应置于别针。

典型性能

特点

典型性能特征（续）

申请信息

串行数据格式

LM1971使用3线串行通信格式很容易由微控制器控制。时间安排显示了由数据、时钟和负载组成的3线组在图2中。如图2所示，载重线将继续在第一个时钟上升沿前至少150纳秒在整个传输过程中保持低脉冲16个数据位。串行数据由一个8位地址组成，必须始终设置为0000 0000才能选择单个音频通道，8位用于衰减设置。对于修正数据和衰减设置数据，首先发送MSB地址数据在衰减数据之前。拜托参考图3确认串行数据格式传输过程。表1显示了不同的衰减设置。注意地址字节其他超过0000万被忽略。μPOT系统架构μPot的数字接口本质上是一个移位寄存器其中串行数据被移入、锁定，然后解码。一旦新数据被移入，负载线就会变高，锁定新数据。然后对数据进行解码，激活相应的开关，以设置所需的衰减水平。每次进行护理变更时，该过程都会继续进行。当μPot通电时置于静音模式。μPOT数字兼容性μPot的数字接口部分与TTL或CMOS逻辑。移位寄存器输入作用于阈值两个二极管下降到地平面以上（针脚3）或大约1.4V。

注：负载和时钟下降沿可以重合，但是时钟下降沿距离负载下降沿的延迟不能超过20 ns。它是最好时钟的下降沿出现在负载下降沿之前。

μPOT梯形结构

如图4所示，μPot包含一系列以lad形式存在的R1/R2电阻分压器。每个R1实际上是一个系列8个电阻，带有一个CMOS开关，可接入电阻器根据所选的衰减水平进行链。对于任何人给定衰减设置，只有一个CMOS开关梯子（无平行）。输入阻抗因此保持恒定，而输出阻抗随着衰减级别的变化而变化。重要的是注意架构是一系列电阻分压器，并且不是直的抽头电阻器，因此μPot不是一个变量电阻器；它是可变分压器。

衰减阶梯方案

LM1971的基本衰减阶跃方案是如图5所示。也可以获得任何整数除了图5所示的2dB和4dB步骤。所有更高出勤率的步骤方案都可以实现无点击和无弹出功能。虽然可以通过如果不发送所有数据，则clickless和popless的性能将受到影响。强烈建议应为每个衰减级别发送数据点。这个确保完美的操作和性能时步长大于1dB。

输入阻抗

μPot的输入阻抗在额定值下是恒定的40千欧。由于LM1971是单电源操作设备，因此有必要同时具有输入和输出耦合如图1所示。为确保全低频响应，应使用1μF耦合帽。

输出阻抗

μPot的输出阻抗通常在25 kΩ和35 kΩ，并随阶跃非线性变化变化。由于μPot是由具有对数衰减的电阻梯形网络组成的，因此输出阻抗为非线性的。由于这种配置，μPot不能被视为线性电位计；它是对数衰减器。如果没有因为大多数测量的输入阻抗是缓冲区系统不够高，无法提供所需的精度。测量系统的低阻抗将加载输出，将导致不正确的读数。为防止加载，应使用JFET输入运算放大器作为缓冲器/放大器。

输出缓冲

有两个性能问题需要注意，它们与μPot的输出级有关。首先要防止有衰减变化的可听咔嗒声，而第二声是防止加载和随后的线性误差。μPot的输出级需要用低输入偏置进行缓冲

申请信息（续）

电流运算放大器保持直流位移听不见。此外μPot的输出需要高阻抗，以保持低线性误差。衰减水平的变化会导致μPot的输出阻抗发生变化。缓冲器/放大器的大输入偏置电流压力下的输出阻抗变化引起直流电偏移。忽略放大器增益和扬声器灵敏度，直流偏移的可听度取决于输出阻抗变化乘以所需输入偏置电流。例如，a5kΩ阻抗变化乘以1μa偏置电流会导致5 mV直流偏移；a电平如果系统中没有任何音乐材料，几乎听不见。偏置电流为200帕的运算放大器5 kΩ变化会导致1μV直流电偏移。自从最坏情况下的输出阻抗变化约为几个kΩ时，需要远小于1μa的偏置电流最高性能。为了进一步量化直流偏移，请参考输出阻抗与衰减曲线图在“典型性能特性”一节中，最坏情况下阻抗变化到所选缓冲器/放大器输入偏置电流。

不使用高输入阻抗（>1 MΩ）运算放大器对于缓冲器/放大器，将发生导致线性的加载信号错误。为了确保最高水平的性能，JFET或CMOS输入高输入阻抗操作需要安培。一种需要在输出端获得增益的常见应用程序μPot是输入信号音量控制。根据输入源材料的不同，LM1971提供了一种控制输入信号电平的方法。电源电压范围为在4.5V到12V之间，LM1971具有良好的控制能力输入源信号电平不一致。使用运算放大器如图7所示，μPot输出的增益也会降低要增加的系统动态范围。JFET操作像LF351和LF411这样的放大器非常适合这种情况应用程序。如果还需要有源半电源缓冲，双运算放大器，如LF353和LF412可以使用。对于低压电源应用，运算放大器如CMOS首选LMC6041。供应一个操作部件范围从4.5伏到15.5伏，还提供表面安装包裹。

μPOT半供应参考

LM1971采用单电源供电，一半供电在VREFIN端子（引脚1）上提供偏置。最容易以及提供这一半供应的最具成本效益的方法是一个简单的电阻分压器和旁路电容器网络如图1所示。电容器不仅能稳定通过“保持”电压接近恒定，同时还可将电源上的高频信号解耦接地。信号馈通、电源纹波和未经适当过滤的波动可能导致LM1971的性能下降。通过主动控制可以得到一个更稳定的半供应节点用电压跟随器缓冲电阻分压器网络如图6所示。然后隔离供应波动通过与有效滤波相关的高输入阻抗/低输出阻抗不匹配。因为LM1971是单通道器件，使用双JFET输入运算放大器输出缓冲和半电源偏置的最佳选择。建议使用10μF或更大的电容器半供应稳定。为了增加对高频电源波动的抑制，电容器更小（0.01μF–0.1μF）可与10μF平行添加电容器。

对数增益放大器

μPot可用于运算放大器创建增益控制放大器，如图8所示。在这种配置中，表中的衰减水平1变为增益电平，最大可能增益值为62 dB。对于大多数应用，62 dB的增益将导致发生信号削波。然而，这是可以控制的通过编程。需要注意的是静音模式输入与输出断开，因此将放大器置于开环增益状态。在这种模式下，放大器将起比较器的作用。小心点这类电路的编程和设计。为了提供最佳的整体性能，应使用高输入阻抗、低输入偏置电流的运算放大器。

申请信息（续）

静音功能

LM1971的一个主要特点是它能够使输入静音信号衰减水平为102分贝。这是在内部通过物理断开输出与输入同时也通过ap 大约2 kΩ将输出引脚接地。在设备通电期间获得静音功能或者发送0011111及以上的二进制数据到设备。设备可以在任何时候被置于静音状态操作期间的时间，允许设计者最终用户可访问的静音命令。

直流输入

尽管μPot被设计用作衰减器对于音频频谱内的信号，它还可以跟踪和衰减输入直流电压。设备将追踪任一供电轨的电压。直流跟踪需要记住的一点是输出端缓冲区为μPot，分辨率为直流跟踪取决于输出缓冲器的增益配置以及它的供电电压。此外，输出缓冲器的供电电压不必与μPot的供电电压相同。当跟踪小直流电压时，给缓冲器一些增益可以提供更多的分辨率。