低功耗滿幅輸出12位串行數模轉換器DAC7512及其應

ＤＡＣ７５１２是ＴＩ公司生產的具有內置緩沖放大器的低功耗單片１２位數模轉換器。其片內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帶有一個時鐘達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、Ｍｏｔｏｒｏｌａ系列單片機直接連接而無需任何其它接口電路。

由于ＤＡＣ７５１２串行數模轉換器可選擇供電電源來作為參考電壓，因而具有很寬的動態(tài)輸出范圍，此外，ＤＡＣ７５１２數模轉換器還具有三種關斷工作模式。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備的理想器件。

１　主要特性

ＤＡＣ７５１２的主要特點如下：

●微功耗，５Ｖ時的工作電流消耗為１３５μＡ（ＤＡＣ７５１２）；

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

●供電電壓范圍為＋２．７Ｖ～＋５．５Ｖ；

●上電輸出復位后輸出為０Ｖ；

●具有三種關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 ；

●內置滿幅輸出的緩沖放大器；

●具有ＳＹＮＣ中斷保護機制。

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：器件內所有電路的地參考點；

ＶＤＤ：供電電源，直流＋２．７Ｖ～＋５．５Ｖ；

ＤＩＮ：串行數據輸入；

ＳＣＬＫ：串行時鐘輸入；

ＳＹＮＣ：輸入控制信號（低電平有效）。

３ 內部結構

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絡一起用來設置器件的工作模式，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。芯片內的緩沖放大器具有滿幅輸出特性，可驅動２ｋΩ及１０００ｐＦ的并聯負載。

４　接口工作模式

ＤＡＣ７５１２采用三線制（ＳＹＮＣ，ＳＣＬＫ及ＤＩＮ）串行接口，其串行寫操作時序如圖３所示。寫操作開始前，ＳＹＮＣ要置低，ＤＩＮ的數據在串行時鐘ＳＣＬＫ的下降沿依次移入１６位寄存器。在串行時鐘的第１６個下降沿到來時，將最后一位移入寄存器，可實現對工作模式的設置及ＤＡＣ內容的刷新，從而完成一個寫周期的操作。此時，ＳＹＮＣ可保持低電平或置高，但在下一個寫周期開始前，ＳＹＮＣ必須轉為高電平并至少保持３３ｎｓ?以便ＳＹＮＣ有時間產生下降沿來啟動下一個寫周期。若 ＳＹＮＣ在一個寫周期內轉為高電平，則本次寫操作失敗，寄存器強行復位。由于施密特緩沖器在ＳＹＮＣ高電平時的電流消耗大于低電平時的電流消耗，因此，在兩次寫操作之間，應把ＳＹＮＣ置低以降低功耗。

ＤＡＣ７５１２的片內移位寄存器寬度為１６位，其中ＤＢ１５、ＤＢ１４是空閑位，ＤＢ１３、ＤＢ１２是工作模式選擇位、ＤＢ１１～ＤＢ０是數據位。器件內部帶有上電復位電路。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的ＤＢ１３、ＤＢ１２來控制。其控制關系如表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通過內部電阻網絡接到１ｋΩ、１００ｋΩ或開路。而處于掉電模式時，所有的線性電路都斷開，但寄存器內的數據不受影響。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驅動ＤＡＣ７５１２的ＳＣＬＫ，而ＲＸＤ則驅動ＤＡＣ７５１２的串行數據線。設計時可用８０５１的一個Ｉ／Ｏ位（如Ｐ３．３）作為ＳＹＮＣ信號。在數據傳輸期間，Ｐ３．３要保持低電平。由于８０５１的ＴＸＤ腳輸出時是低位在前，而ＤＡＣ７５１２片內寄存器接收時是高位在前，故在傳送數據前，應當用軟件把數據調整好。

由于８０５１一次只能傳輸８位數據。因此，在一個寫周期內，應當用８個時鐘在其下降沿把數據寫入ＤＡＣ７５１２。寫數據時，ＭＳＢ在前。由于ＤＡＣ７５１２內有１６位寄存器，故在寫完第一個字節(jié)后，Ｐ３．３仍然要保持低電平，以便傳輸第二個字節(jié)。