概述

　　AD5611是一款易控制,、小尺寸,、低功耗的10位DAC，在5V時(shí)的最大工作電流為100μA,，并保證有單調(diào)的性能,。在節(jié)電模式下，AD5611工作電壓為3V時(shí)的功耗電流小于100nA,，芯片還可通過(guò)軟件選擇輸出負(fù)載,。AD5611利用通用三線串口將時(shí)鐘頻率上升到30MHz，同時(shí)與SPI,、QSPI,、MICROWIRE、DSP等接口標(biāo)準(zhǔn)兼容,。AD5611的基準(zhǔn)電壓源來(lái)自電源輸入,，因此獲得了很寬的動(dòng)態(tài)輸出范圍，該部分同時(shí)合并了加電復(fù)位電路,，確保無(wú)輸入信號(hào)時(shí)DAC的輸出端電平始終保持為0V,。AD5611具有軌到軌輸出緩沖放大器，可實(shí)現(xiàn)0.5V/μs的轉(zhuǎn)換速率,，還具有同步中斷控制功能,。

　　由于以上這些特點(diǎn)，使AD5611很適合作為電壓準(zhǔn)位設(shè)定,，主要用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品和手持設(shè)備,、數(shù)字增益和偏移量調(diào)整,、可編程電壓源、可編程電流源和可編程衰減器等場(chǎng)合,，例如數(shù)碼相機(jī),、PDA,、手機(jī)音量控制或背光顯示屏亮度控制等,。

　　AD5611的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，芯片由施密特觸發(fā)輸入電路,、基準(zhǔn)源,、加電復(fù)位電路、移位寄存器,、輸入控制邏輯,、節(jié)電控制邏輯模塊、輸出緩沖放大器及電阻網(wǎng)絡(luò)等部分組成,。

圖1

　　設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　AD5611的內(nèi)部主要器件為DAC移位寄存器,、電阻網(wǎng)絡(luò)和輸出緩沖放大器。由于輸入到DAC的數(shù)據(jù)是直接二進(jìn)制格式,，因此,，從理論上得到的輸出電壓應(yīng)該為，其中,，VDD是芯片的工作電源電壓,，D是輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)的十進(jìn)制形式。

　　AD5611的三線串口(SYNC,、SCLK和DIN)可兼容SPI,、QSPI、MICROWIRE接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),。AD5611為單向通信,，只有外部的寫(xiě)操作，當(dāng)SYNC由高電平跳至低電平時(shí),，通信開(kāi)始,，DIN在SCLK時(shí)鐘信號(hào)的控制下，在SCLK的下降沿將數(shù)據(jù)輸入16位移位寄存器,。只有當(dāng)16位數(shù)據(jù)全部輸入寄存器,，即SCLK的第16個(gè)下降沿過(guò)后，移位寄存器才將最新的數(shù)據(jù)加載進(jìn)去,，從而完成一次完整的寫(xiě)操作,。在串行數(shù)據(jù)輸入過(guò)程中，SYNC必須保持為低電平,，直到通信結(jié)束,，否則,，寫(xiě)操作無(wú)效。如果在對(duì)AD5611進(jìn)行一次寫(xiě)操作后,，緊接著要進(jìn)行第二次寫(xiě)操作,，那么在第一次寫(xiě)操作完成后至少應(yīng)保持33ns的高電平，以使SYNC能產(chǎn)生一個(gè)下降沿來(lái)啟動(dòng)下一次寫(xiě)時(shí)序,。

　　輸入移位寄存器為16位寬度,，如圖2所示。PD0位和PD1位是控制位,，用以控制功率操作模式(標(biāo)準(zhǔn)模式或三種節(jié)電模式中的一種模式),。D0～D13位是數(shù)據(jù)位，在SCLK波形的第16個(gè)下降沿時(shí)傳輸至DAC寄存器,。

圖2

　　AD5611有四種獨(dú)立的工作模式,，工作模式的選擇通過(guò)軟件設(shè)置寄存器的DB15和DB14位來(lái)完成，工作模式和真值表的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)圖3中,。AD5611在標(biāo)準(zhǔn)模式下,，輸出端VOUT輸出與數(shù)字量成正比的模擬電平；而在節(jié)電模式下,，其輸出端VOUT將在芯片內(nèi)部通過(guò)一個(gè)電阻接地或保持開(kāi)路,。節(jié)電模式下的三種工作模式分別為輸出端接1kΩ電阻到地、輸出端接100kΩ電阻到地,、輸出端斷開(kāi)電路(三態(tài)),。

圖3

　　節(jié)電模式被激活時(shí)，偏壓發(fā)生器,、輸出放大器及其他相關(guān)的線性電路將全部關(guān)閉,，但DAC寄存器中的內(nèi)容不受影響。在VDD=5V和VDD=3V兩種情況下,，退出節(jié)電模式的時(shí)間分別對(duì)應(yīng)為2.5μs和5μs,。

　　飛利浦公司生產(chǎn)的80C51單片機(jī)在微控制器領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用，而AD5611的通用三線串口可方便地與其接口,。圖3給出了AD5611與80C51單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的接口原理圖,。當(dāng)RXD信號(hào)驅(qū)動(dòng)AD5611的串行數(shù)據(jù)線(DIN)時(shí)，TXD信號(hào)則用來(lái)作為串行時(shí)鐘線(SCLK)的驅(qū)動(dòng)信號(hào),。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸D5611時(shí),，P3.3應(yīng)被置為低電平。因?yàn)?0C51是以8位數(shù)據(jù)(1字節(jié))作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝?，所以傳輸周期只?jīng)歷8時(shí)鐘的下降沿,。為了將數(shù)據(jù)加載到轉(zhuǎn)換器，當(dāng)前8位數(shù)據(jù)傳輸完畢時(shí),，P3.3就應(yīng)該置為低電平,，啟動(dòng)一個(gè)新的寫(xiě)周期以傳輸下一個(gè)字節(jié),。當(dāng)完成一個(gè)寫(xiě)周期后，P3.3即變?yōu)楦唠娖?。傳輸?shù)據(jù)時(shí),，80C51先輸出數(shù)據(jù)的最低有效位(LSB)，而AD5611則只能先接收數(shù)據(jù)的最高有效位(MSB),，這一點(diǎn)是在對(duì)80C51編程時(shí)需要加以考慮的,。

　　前面介紹到AD5611為單極性電源操作，但在實(shí)際應(yīng)用中也可通過(guò)運(yùn)算放大器等相關(guān)元件和AD5611組成雙極性電壓輸出D/A轉(zhuǎn)換電路,。圖4所示電路是由AD5611和運(yùn)算放大器AD820組成的雙極性電壓輸出D/A轉(zhuǎn)換電路,，其數(shù)字量0x0000對(duì)應(yīng)于模擬輸出電壓的-5V，而0x3FFF則對(duì)應(yīng)+5V的模擬輸出電壓,。輸出電壓可根據(jù)下式計(jì)算得到：

　　這里，D表示輸入數(shù)據(jù)的十進(jìn)制形式,。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　AD5611具有接口簡(jiǎn)單,、使用方便、便于精密輸出控制等特點(diǎn),，同時(shí)又具備很低的功耗,，能夠滿足當(dāng)前系統(tǒng)對(duì)低功耗、小封裝和低成本的要求 ,。