原创 DTMF电话语音接收器BU8874/BU8874F及其应用

摘要：BU8874/UB8874F是ROHM公司生产的DTMF电话语音应答器。它的最大特点是其动态范围很宽，并可将16种不同的DTMF信号转换成4位二进制串行数据。文中介绍了BU8874/BU8874F的主要特点、仙部结构、功能参数和设计方法。最后给出了它的典型应用电路。 关键词：电话 应答器 DTMF BU8874/BU8874F 1 概述 DTMF电话语音接收器集成电路BU8874/BU8874F是ROMHM公司生产的一类电话语音应答器。它们可以将16种不同的DTMF信号转换成4位二进制串行数据。其中BU8874采用8脚DIP封装形式，而BU8874F则采用18脚封装，两种芯片内部电路结构基本上是相同的。这种器件的最大特点是其动态范围很宽，因而可以省去了扩展输入动态范围而使用的放大器。另外，BU8874/BU8874F还采用专门的数字技术来进行设计，因而可以通过主控制器可靠地进行计时控制。BU8874/BU8874F可以广泛应用于DTMF电话语音应答器中。 BU8874/BU8874F的主要特点如下： ●具有45dB的宽动态范围； ●具有低点源模式； ●采用4位二进制码串行输出； ●可通过主控制器对BU8874/BU8874F进行可靠地计时控制； ●带有输入延迟响应引脚（ACK脚）； ●可以使4.19MHz的晶体蜂鸣器。

2 结构功能和主要参数 2.1 内部结构和引脚功能 BU8874/BU8874F分别采用DIP-8和SOP-18封装形式。图1所示为BU8874/BU8874的内部结构和引脚排列。BU8874/BU8874F的各引脚的功能如表1所列。

表1 BU8874/BU8874F的引脚功能 BU8874引脚号 BU8874F引脚号 引脚名称 功 能 说 明 1 2 INPUT 音频信号输入端，该端口前应带有耦合器 2 5 PWDN 休眠信号输入引脚。该脚为低电平“L”时，器件为正常工作模式，该脚为高电平“H”时，器件进入低功耗的休眠工作状态。应当说明的是：在将PWDN引脚设置为高电平“H”时，应首先将ACK引脚设置为低电平“L”。 3 6 OSC 器件内部振荡器输入引脚。在该脚和GND脚之间应连接一个4.194304MHz的晶体振荡器或其它合适的外部振荡器 4 8 GND 接地引脚 5 11 SD 串行数据输入引脚。当EST脚为高时，如果在ACK端输入一个串行脉冲，那么将在SD端输出一个4位的二进制码信号 6 13 ACK 应答脉冲信号输入引脚。该引脚存在着一定的管迟。当EST引脚进入高电平之后，该引脚将在四个连续脉冲的作用下激下SD数据输出引脚输出4位DTMF数字信号，并在数据移位时将第一个脉冲的上升沿进行锁定 7 14 EST 控制信号输出引脚。当一有效的DTMF信号到来时，该脚进入高电平 8 17 VDD 电源端 2.2 主要参数 BU8874/BU8874F的电源工作电压应在4.75～5.25V范围之间，它们的3脚OSC和GND之间的外接晶体（也可以是陶瓷）谐振器的振荡器频率应选择4.194304MHz，其精度应在±0.1%之内。下面给出了BU8874/BU8874F的几个主要的极限参数： ●最高电源电压VDD：7V； ●最大输入电压范围：GND-0.3V～VDD-0.3； ●最大输出电压范围：GND-0.3V～VDD-0.3； ●最大功耗：BU8874为500mW； BU8874F为55mW； ●工作温度范围：-10～+70℃； ●存储温度范围：-55～125℃。 3 工作原理 3.1 正常操作 当一个DTMF信号输入到BU8874/BU8874F的INPUT引脚时，BU8874/BU8874F中的一对带通滤波器将分别把这一DTMF信号变换成高频（COL）和低频（ROW）的音频信号，同时又将这两种音频信号变换成数字信号送入数字检测器（DIGITAL DETECTOR），数字检测器对这两个音调信号进行检测以确定它们是否是DTMF的有效信号。如果它们是DTMF的有效信号，那么，BU8874/BU8874F的数字检测器将向其控制电路发送一个DETECT信号，同时也向代码转换器（CCDE CONVERTER）发送一个相应的COLUMN和ROW地址信号。而此时的代码转换器则在对接收并检测到的DTMF信号进行编码后，也向器件的控制电路输出一个使能（ENABLE）信号。 在数字检测电路输出的DETECT信号和代码转换电路输出的ENABLE信号的共同作用下，BU8874/BU8874F中的控制操作电路将输出一个初始的控制操作信号，此时如果EST引脚进入高电平，则说明器件已经检测到了有效的DTMF信号。 当EST脚为高电平时，如果在ACK脚输入一个串行脉冲信号，那么，SD引脚将输出一个二进制的DTMF解码信号。图2给出了上述三个引脚的操作时序图。 如果在ACK引脚输入一个并行脉冲序列，那么，数据将在并行/串行转换器（PARALLEL-SERIAL CONVERTER）第一个脉冲的上升沿被锁存，并同时由SD引脚输出其最低位LSB。在这之后，由ACK引脚输入的并行脉冲中，每一个脉冲的每一位都将由SD引脚输出，直到数据中的其余三位都输出完毕。至此，四个脉冲中的全部四个数据位将全部输出完毕。其操作时序如图3所示。 如果在ACK引脚输入的脉冲序列的数目只有三个或者更少，那么，其后的DTMF输入将不能被完全解码；而如果输入ACK引脚的脉冲数目超过了四个，那么系统将不予接受而不能正常工作，直到EST引脚再次高为止。表2所示为从SD端输出的串行数据格式。

表2 SD端口的数据输出格式 ROW（Hz） COL（Hz） No. b3(MSB) b2 b1 b0(LSB) 697 1209 1 0 0 0 1 697 1336 2 0 0 1 0 697 1477 3 0 0 1 1 770 1209 4 0 1 0 0 770 1336 5 0 1 0 1 770 1477 6 0 1 1 0 852 1209 7 0 1 1 1 852 1336 8 1 0 0 0 852 1447 9 1 0 0 1 941 1336 0 1 0 1 0 941 1209 * 1 0 1 1 941 1477 # 1 1 0 0 697 1633 A 1 1 0 1 770 1633 B 1 1 1 0 852 1633 C 1 1 1 1 941 1633 D 0 0 0 0 表3 操作模式的输入逻辑选择 ACK PWDN ACK PWDN状态 X L 正常操作模式 L H 低功耗模式 H H 未定义 3.2 低功耗模式 如果ACK为低，那么，BU8874/BU8874F的低拉耗模式将在PWDN的上升沿被激活。表3所列是BU8874/BU8874F的操作模式输入逻辑选择方式。当电路处于低功耗模式时，ACK引脚可以由低电平转入高电平并再次加到低电平。而当PWDN为低电平时，电路将返回正常操作模式。在电路从低功耗模式转入正常操作模式之后，如果仍然存在一个有效的DTMF信号，也就是说，电路在低功耗模式时的有效输入信号还存在，那么，数据将由输入的ACK脉冲序列进行第二次读入（第一次读入已经伴随着正常操作模式的恢复而错过）。实际上，假如电路有n次进入低功耗模式，只要输入的DTMF信号连续存在，那么在EST为高时，数据就将被重新读放n+1次。

4 应用电路 BU8874/BU8874F是DTMF电路语音应答器的理想器件。它的应用电路十分简单。图4是一个BU8874/BU8874F的典型应用电路。图中，由晶体管2SC1740和电阻R591～R595、以及电容C592～C593组成的前置放大器的主要作用是用业增加DTMF信号的接收灵敏度。而如果要将DTMF信号直接输入给BU8874/BU8874F，那么可将图中的JP592短接即可。耦合电路C501的选择原则是应能很好地耦合697Hz以上的DTMF信号。由于BU8874/BU8874F器件对其晶振的振荡频率精度要求较高。因此，在设计时应尽量选择频率精度较高的石英晶体振荡器。如果选用陶瓷振荡器，则一定要保证其精度达到±0.1%以内。而VCC端接的旁路电容则选用100μF的普通铝电解电容器即可。