光隔離接口配置的串行DAC設(shè)計

時間：2024-07-21 22:26:40

關(guān)鍵字：額定功率雙電源模擬電路

手機看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機看文章

[導讀]全CMOS AD7804和AD7805可節(jié)省功耗。除了正常工作時功耗低(最大值66 mW)外，它們在系統(tǒng)待機(僅基準電壓源工作時)的額定功率最大為1.38 mW，在省電模式下的額定功率最大功率為8.25 μW(在整個溫度范圍內(nèi))。

全CMOS AD7804和AD7805可節(jié)省功耗。除了正常工作時功耗低(最大值66 mW)外，它們在系統(tǒng)待機(僅基準電壓源工作時)的額定功率最大為1.38 mW，在省電模式下的額定功率最大功率為8.25 μW(在整個溫度范圍內(nèi))。此外，四個通道可以在不使用時單獨切換到待機狀態(tài)。每個通道都有一個通道控制寄存器來控制其功能;系統(tǒng)控制寄存器同時控制所有四個DAC。

所有的運算放大器都有兩個電源引腳，一般在資料中，它們的標識是VCC+和VCC-，但是有些時候它們的標識是VCC+和GND。這是因為有些數(shù)據(jù)手冊的作者企圖將這種標識的差異作為單電源運放和雙電源運放的區(qū)別。但是，這并不是說他們就一定要那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運放不是按默認電壓供電的時候，需要參考運放的數(shù)據(jù)手冊，特別是絕對最大供電電壓和電壓擺動說明。

絕大多數(shù)的模擬電路設(shè)計者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運算放大器，比如圖一左邊的那個電路，一個雙電源是由一個正電源和一個相等電壓的負電源組成。一般是正負15V，正負12V和正負5V也是經(jīng)常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地給出的，還包括正負電壓的擺動幅度極限Vom以及最大輸出擺幅。

單電源供電的電路(圖一中右)運放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到VCC+，地或者VCC-引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運放的輸入引腳上，這時運放的輸出電壓也是該虛地電壓，運放的輸出電壓以虛地為中心，擺幅在Vom 之內(nèi)。

有一些新的運放有兩個不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種運放的數(shù)據(jù)手冊中會特別分別指明Voh 和Vol 。需要特別注意的是有不少的設(shè)計者會很隨意的用虛地來參考輸入電壓和輸出電壓，但在大部分應用中，輸入和輸出是參考電源地的，所以設(shè)計者必須在輸入和輸出的地方加入隔直電容，用來隔離虛地和地之間的直流電壓。(參見1.3節(jié))

通常單電源供電的電壓一般是5V，這時運放的輸出電壓擺幅會更低。另外現(xiàn)在運放的供電電壓也可以是3V 也或者會更低。出于這個原因在單電源供電的電路中使用的運放基本上都是Rail-To-Rail 的運放，這樣就消除了丟失的動態(tài)范圍。

需要特別指出的是輸入和輸出不一定都能夠承受Rail-To-Rail 的電壓。雖然器件被指明是軌至軌(Rail-To-Rail)的，如果運放的輸出或者輸入不支持軌至軌，接近輸入或者接近輸出電壓極限的電壓可能會使運放的功能退化，所以需要仔細的參考數(shù)據(jù)手冊是否輸入和輸出是否都是軌至軌。這樣才能保證系統(tǒng)的功能不會退化，這是設(shè)計者的義務。

這些器件具有靈活的電壓基準。REFOUT 提供 1.23 V 內(nèi)部生成的基準電壓源。在通道寄存器的控制下，每個DAC的基準輸入(稱為V偏見) 在內(nèi)部基準源、REFIN端子(用于外部基準)和電源電壓(V(DD/)2)的一半之間多路復用。選擇的電壓，V偏見，提供單電源電路中雙極性信號所需的失調(diào)“零”;DAC針對1.875 V的輸出范圍進行縮放偏見.該表顯示了二進制補碼編碼沿傳遞函數(shù)的重要點。

數(shù)字輸入模擬輸出

MSB低音水平

0111111111在偏見(1 + 1.875[511/1024])

0111111110在偏見(1 + 1.875[510/1024])

0000000001在偏見(1 + 1.875[1/1024])

0000000000在偏見(1)

1111111111在偏見(1 - 1.875[1/1024])

1000000001在偏見(1 - 1.875[511/1024])

1000000000在偏見(1 - 1.875[512/1024])

AD7804和AD7805具有額外的功能，用于獨立調(diào)整每個輸出的失調(diào)(即定位對應于V的輸出值)偏見在任意設(shè)置的水平上)。它是一個8位子DAC(如圖1所示，作為每個輸出電路中的可變加法源)，靈敏度是主DAC的1/16。也就是說，子DAC的每個LSB變化都會增加或減去V偏見/4096，范圍約為 ±3% V偏見.子DAC的設(shè)置是每個通道控制寄存器控制下的數(shù)據(jù)輸入。

DAC是雙緩沖的;這樣就可以一次加載一個寄存器，然后同時異步更新所有DAC輸出。DAC輸出可由系統(tǒng)寄存器一次性清零，也可由通道控制寄存器單獨清零。3線串行接口允許直接連接SPI、QSPI和微線標準。

B 級的簡要規(guī)格包括 ±3 LSB 最大相對精度誤差、±35mV 失調(diào)和滿量程增益誤差、4 μs 最大建立時間至 1%、0.002%/% 電源抑制、2.5 V/μs 壓擺率和 1 nV-s 毛刺脈沖。額定工作溫度范圍為 -40 至 +85°C。

應用

AD7804(以及AD7805)的低功耗要求以及低成本和小尺寸特性使其適合需要多個10位(或升級的8位)DAC的場合。典型領(lǐng)域包括電壓設(shè)定點控制、微調(diào)電位計更換、自動校準以及其他儀器儀表和測試功能。串行AD7804可以在必須處理噪聲、安全要求或距離的情況下輕松隔離。圖2所示為光隔離接口，其中時鐘、幀同步和串行數(shù)據(jù)輸入由光耦合器隔離。每個DAC在寫入脈沖的第16個串行時鐘之后自動更新。