低功耗滿幅輸出12位串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC7512及其應(yīng)

ＤＡＣ７５１２是ＴＩ公司生產(chǎn)的具有內(nèi)置緩沖放大器的低功耗單片１２位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。其片內(nèi)高精度的輸出放大器可獲得滿幅（供電電源電壓與地電壓間）任意輸出。ＤＡＣ７５１２帶有一個(gè)時(shí)鐘達(dá)３０ＭＨｚ的通用三線串行接口，因而可接入高速ＤＳＰ。其接口與ＳＰＩ、ＱＳＰＩ、Ｍｉｃｒｏｗｉｒｅ及ＤＳＰ接口兼容，因而可與ｉｎｔｅｌ系列單片機(jī)、Ｍｏｔｏｒｏｌａ系列單片機(jī)直接連接而無需任何其它接口電路。

由于ＤＡＣ７５１２串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器可選擇供電電源來作為參考電壓，因而具有很寬的動(dòng)態(tài)輸出范圍，此外，ＤＡＣ７５１２數(shù)模轉(zhuǎn)換器還具有三種關(guān)斷工作模式。正常工作狀態(tài)下，ＤＡＣ７５１２在５Ｖ電壓下的功耗僅為０．７ｍＷ，而省電狀態(tài)下的功耗為１μＷ。因此，低功耗的ＤＡＣ７５１２無疑是便攜式電池供電設(shè)備的理想器件。

１　主要特性

ＤＡＣ７５１２的主要特點(diǎn)如下：

●微功耗，５Ｖ時(shí)的工作電流消耗為１３５μＡ（ＤＡＣ７５１２）；

●在掉電模式時(shí)，如果采用５Ｖ電源供電，其電流消耗為１３５ｎＡ，而采用３Ｖ供電時(shí)，其電流消耗僅為５０ｎＡ；

●供電電壓范圍為＋２．７Ｖ～＋５．５Ｖ；

●上電輸出復(fù)位后輸出為０Ｖ；

●具有三種關(guān)斷工作模式可供選擇，５Ｖ電壓下的功耗僅為０．７ｍＷ；

●帶有低功耗施密特輸入串行接口 ；

●內(nèi)置滿幅輸出的緩沖放大器；

●具有ＳＹＮＣ中斷保護(hù)機(jī)制。

２　引腳功能

采用ＳＯＴ２３－５封裝的ＤＡＣ７５１２的引腳排列如圖１所示。其引腳定義如下：

ＶＯＵＴ：芯片模擬輸出電壓；

ＧＮＤ：器件內(nèi)所有電路的地參考點(diǎn)；

ＶＤＤ：供電電源，直流＋２．７Ｖ～＋５．５Ｖ；

ＤＩＮ：串行數(shù)據(jù)輸入；

ＳＣＬＫ：串行時(shí)鐘輸入；

ＳＹＮＣ：輸入控制信號(hào)（低電平有效）。

３ 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

ＤＡＣ７５１２的組成框圖如圖２所示。圖中的輸入控制邏輯用于控制ＤＡＣ寄存器的寫操作，掉電控制邏輯與電阻網(wǎng)絡(luò)一起用來設(shè)置器件的工作模式，即選擇正常輸出還是把輸出端與緩沖放大器斷開，而接入固定電阻。芯片內(nèi)的緩沖放大器具有滿幅輸出特性，可驅(qū)動(dòng)２ｋΩ及１０００ｐＦ的并聯(lián)負(fù)載。

４　接口工作模式

ＤＡＣ７５１２采用三線制（ＳＹＮＣ，ＳＣＬＫ及ＤＩＮ）串行接口，其串行寫操作時(shí)序如圖３所示。寫操作開始前，ＳＹＮＣ要置低，ＤＩＮ的數(shù)據(jù)在串行時(shí)鐘ＳＣＬＫ的下降沿依次移入１６位寄存器。在串行時(shí)鐘的第１６個(gè)下降沿到來時(shí)，將最后一位移入寄存器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作模式的設(shè)置及ＤＡＣ內(nèi)容的刷新，從而完成一個(gè)寫周期的操作。此時(shí)，ＳＹＮＣ可保持低電平或置高，但在下一個(gè)寫周期開始前，ＳＹＮＣ必須轉(zhuǎn)為高電平并至少保持３３ｎｓ?以便ＳＹＮＣ有時(shí)間產(chǎn)生下降沿來啟動(dòng)下一個(gè)寫周期。若 ＳＹＮＣ在一個(gè)寫周期內(nèi)轉(zhuǎn)為高電平，則本次寫操作失敗，寄存器強(qiáng)行復(fù)位。由于施密特緩沖器在ＳＹＮＣ高電平時(shí)的電流消耗大于低電平時(shí)的電流消耗，因此，在兩次寫操作之間，應(yīng)把ＳＹＮＣ置低以降低功耗。

ＤＡＣ７５１２的片內(nèi)移位寄存器寬度為１６位，其中ＤＢ１５、ＤＢ１４是空閑位，ＤＢ１３、ＤＢ１２是工作模式選擇位、ＤＢ１１～ＤＢ０是數(shù)據(jù)位。器件內(nèi)部帶有上電復(fù)位電路。上電后，寄存器置０，所以ＤＡＣ７５１２處于正常工作模式，模擬輸出電壓為０Ｖ。

ＤＡＣ７５１２的四種工作模式可由寄存器內(nèi)的ＤＢ１３、ＤＢ１２來控制。其控制關(guān)系如表１所列。

表1 DAC7512的工作模式選擇

掉電模式下，不僅器件功耗要減小，而且緩沖放大器的輸出級(jí)通過內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò)接到１ｋΩ、１００ｋΩ或開路。而處于掉電模式時(shí)，所有的線性電路都斷開，但寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)不受影響。５　與微處理器的接口

ＤＡＣ７５１２與８０５１微控制器的接口如圖４所示。圖中，８０５１的ＴＸＤ驅(qū)動(dòng)ＤＡＣ７５１２的ＳＣＬＫ，而ＲＸＤ則驅(qū)動(dòng)ＤＡＣ７５１２的串行數(shù)據(jù)線。設(shè)計(jì)時(shí)可用８０５１的一個(gè)Ｉ／Ｏ位（如Ｐ３．３）作為ＳＹＮＣ信號(hào)。在數(shù)據(jù)傳輸期間，Ｐ３．３要保持低電平。由于８０５１的ＴＸＤ腳輸出時(shí)是低位在前，而ＤＡＣ７５１２片內(nèi)寄存器接收時(shí)是高位在前，故在傳送數(shù)據(jù)前，應(yīng)當(dāng)用軟件把數(shù)據(jù)調(diào)整好。

由于８０５１一次只能傳輸８位數(shù)據(jù)。因此，在一個(gè)寫周期內(nèi)，應(yīng)當(dāng)用８?jìng)€(gè)時(shí)鐘在其下降沿把數(shù)據(jù)寫入ＤＡＣ７５１２。寫數(shù)據(jù)時(shí)，ＭＳＢ在前。由于ＤＡＣ７５１２內(nèi)有１６位寄存器，故在寫完第一個(gè)字節(jié)后，Ｐ３．３仍然要保持低電平，以便傳輸?shù)诙€(gè)字節(jié)。