學(xué)習(xí)筆記 | DAC基礎(chǔ)內(nèi)容及常見問題

DAC，Digital-to-Analog Converter（數(shù)模轉(zhuǎn)換器），DA轉(zhuǎn)換和AD轉(zhuǎn)換有著同樣重要的作用，在許多場合都能看到DAC的應(yīng)用。

DA轉(zhuǎn)換器是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬量的器件，按模擬量輸出類型通常分為：電流和電壓輸出類型。常見的DAC是電壓輸出型，在STM32中集成的DAC轉(zhuǎn)換模塊為電壓輸出型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

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下面結(jié)合STM32F4描述一下DAC基本的參數(shù)信息：

1. DAC分辨率

分辨率決定了DAC的轉(zhuǎn)換精度，目前STM32內(nèi)部集成的DAC分辨率為12位。

對于大部分應(yīng)用來說，12位分辨率的DAC已經(jīng)足夠了，同時還可通過軟件配置成 8 位分辨率。

2. DAC參考電壓

參考電壓是DA轉(zhuǎn)換輸出電壓的參考基準(zhǔn)，STM32大部分芯片具有DAC和ADC共用的參考電壓引腳VREF+、VREF-。沒有參考電壓引腳的芯片使用VDDA作為參考電壓。

STM32參考電壓要求：1.8V ≤ 參考電壓 ≤ 3.6V，而且參考電壓≤VDDA。不同系列不同型號參考電壓范圍有差異，具體請參看數(shù)據(jù)手冊。

3. DAC對齊格式

STM32數(shù)據(jù)位數(shù)可配置為12位或者8位，對齊格式分為左對齊和右對齊。在單通道和雙通道模式下的對齊格式如下圖：

4.DAC觸發(fā)選擇

STM32觸發(fā)DAC轉(zhuǎn)換有多種選擇，外部引腳、定時器、軟件觸發(fā)等，可根據(jù)實際情況選擇。

放一張STM32F4的DAC框圖和引腳讓大家更加直觀了解DAC：

STM32 DAC的功能可能不同型號之間略有差異，具體細(xì)節(jié)內(nèi)容可查閱芯片對應(yīng)的手冊。

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1.STM32CubeMX配置

想要在項目中快速使用STM32 DAC功能，建議使用STM32CubeMX工具“一鍵”配置，避免遺漏配置，或者錯誤配置引起的不必要麻煩。

2.標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫配置

void DAC_Configuration(void){ DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure;  DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_Software; DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None; DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bit0; DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable; DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);  DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);} 

這是最基礎(chǔ)的配置參數(shù)，如果還使用了定時器觸發(fā)、DMA等功能，就需要配置對應(yīng)的內(nèi)容。

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問題一：DAC轉(zhuǎn)換觸發(fā)源選擇和配置問題

觸發(fā)DAC轉(zhuǎn)化的方式有多種，選擇了對應(yīng)的觸發(fā)源就需要進(jìn)行相關(guān)的配置，有不少人配置都遺漏一些相關(guān)配置，從而導(dǎo)致無輸出電壓，或者電壓輸出不同步等問題。

比如：選擇了定時器觸發(fā)，但定時器沒有配置成對應(yīng)觸發(fā)源。

TIM_SelectOutputTrigger(TIM2, TIM_TRGOSource_Update); 

還比如：定時器參數(shù)不對，導(dǎo)致定時觸發(fā)頻率不對。

TIM_TimeBaseStructure.TIM_PrescalerTIM_TimeBaseStructure.TIM_Perio 

解決辦法：參考官方例程，不遺漏配置、不把參數(shù)配錯?；蛘呤褂肧TM32CubeMX工具配置。

問題二：DAC輸出電壓不穩(wěn)定問題

STM32部分型號沒有參考電壓引腳，就使用VDDA模擬電源作為參考電壓。

在實際應(yīng)用中，系統(tǒng)的電壓受到負(fù)載的影響比較常見，如果STM32數(shù)字電源、模擬電源和參考電壓共用一個電源，就會存在參考電壓不穩(wěn)定的情況，從而導(dǎo)致DAC輸出電壓不穩(wěn)定的情況。

解決辦法：增加電源輸出功率、使用獨(dú)立VDDA模擬電源、更換使用有參考電壓引腳的芯片等。

問題三：DAC無法輸出0V問題

相信有不少人都遇到過這樣的問題：DAC無法輸出0V。

引起這個問題有可能是因為使能了Buffer（輸出緩沖器），STM32的DAC輸出緩沖器，與常人思維的理解可能有點不同。

輸出緩沖器作用是減小輸出阻抗，可用來降低輸出阻抗并在不增加外部運(yùn)算放大器的情況下直接驅(qū)動外部負(fù)載。

在數(shù)據(jù)手冊中還有一點說明：使能緩沖器之后，輸出電壓下限為0.2V。（同時，上限電壓為VDDA - 0.2）。

解決辦法：關(guān)閉輸出緩沖器。（關(guān)閉之后，驅(qū)動能力會減弱，建議添加電壓跟隨器或運(yùn)放電路）

DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable;