多通道D／A轉(zhuǎn)換器LTC2704-16及其應(yīng)用
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1概述
LTC2704-16是Linear公司生產(chǎn)的獨(dú)立4通道16位D／A轉(zhuǎn)換器。該D／A轉(zhuǎn)換器具有4個(gè)獨(dú)立的數(shù)模轉(zhuǎn)換通道，轉(zhuǎn)換速度快，可廣泛應(yīng)用于過程控制、工業(yè)自動(dòng)化、增益控制、自檢測設(shè)備等領(lǐng)域。
2.1主要特性
LTC2704-16的主要特性如下：6種可編程輸出范圍：單極性：0 V～5 V，0 V～10 V；雙極性：5 V、10 V、+2.5 V、-2.5 V～7.5 V；所有片上寄存器串行回讀；輸出驅(qū)動(dòng)5 mA；信號(hào)抖動(dòng)2 nV-sec；INL和DNL為1LSB；44引腳SSOP封裝。
2.2引腳功能
LTC2704-16的引腳排列如圖1所示，各引腳功能描述如下：
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LDAC：異步DAC裝載輸入。當(dāng)LDAC為低電平時(shí)，更新所有DAC。
CS／LD：同步片選與裝載引腳。
SDI：串行數(shù)據(jù)輸入端。當(dāng)CS／LD為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)在脈沖的上升沿載人。
SRO：串行回讀數(shù)據(jù)輸出端。脈沖的下降沿輸出數(shù)據(jù)。回讀數(shù)據(jù)在最后一位地址A0后輸出。
SCK：串行時(shí)鐘端。
CLR：異步清零端。當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，所有的碼與span B2寄存器全部清零。所有的DAC輸出也全部清零。
V+1：模擬電源為DAC的A和B通道提供模擬電源范圍為4.5 V～16.5 V，一般為15 V。V+1與V+2不同。通常為了抗干擾應(yīng)在模擬地之間接2只并聯(lián)的1 μF的旁路電容。
V+2：模擬電源為DAC的C和D通道提供模擬電源，范圍為4.5 V～16.5 V。一般為15 V。通常為了抗干擾應(yīng)在模擬地之間連接2只并聯(lián)的1μF的旁路電容。
GND：接地。
AGND：模擬地。
VDD：數(shù)字電源，范圍為2.7 V～5.5 V。
RFLAG：RESET標(biāo)志引腳。復(fù)位或清零時(shí)，該引腳輸出低電平；更新命令結(jié)束時(shí)，該引腳為高電平。
REFG1：DAC的A和B，高阻抗輸入，用于抑制噪聲。
REFG2：DAC的C和D，高阻抗輸入，用于抑制噪聲。
REF1：DAC的A和B關(guān)聯(lián)輸入。
REF2：DAC的C和D關(guān)聯(lián)輸入。
REFM1：轉(zhuǎn)換Amp輸出，用于DAC A和DAC B。
REFM2：轉(zhuǎn)換Amp輸出，用于DAC C和DAC D。
VOSA、VOSB、VOSC、VOSD：分別為A、B、C、D4個(gè)DAC的偏移量調(diào)節(jié)端。輸出范圍為5 V。
C1A、C1B、C1C、C1D：分別為A、B、C、D 4個(gè)DAC的反饋電容連接端。該引腳為輸出放大器的負(fù)反饋輸入直接提供輸入端口。
RFBA、RFBB、RFBC、RFBD：分別為A、B、C、D 4個(gè)DAC的輸出反饋電阻引腳。
OUTA、OUTB、OUTC、OUTD：分別為A、B、C、D4個(gè)DAC的輸出引腳。
AGNDA、AGNDB、AGNDC、AGNDD：分別為A、B、C、D 4個(gè)DAC的信號(hào)地。
2.2 LTC2704-16的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
圖2為LTC2704-16的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。LTC2704-16共有4個(gè)DAC，每個(gè)DAC都是獨(dú)立的，并都有獨(dú)立的偏移量調(diào)節(jié)引腳與相應(yīng)的信號(hào)地為AGNDA、AGNDB、AGNDC和AGNDD。LTC2704-16把這4個(gè)DAC分為兩組，DAC A和DAC B為一組，DAC C和DAC D為一組。每一組共用一只轉(zhuǎn)換放大器。每個(gè)DAC都有一個(gè)接地端，DAC A和DAC B共用REF1，DAC C和DAC D共用REF2。
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2.3.1復(fù)位與清零
當(dāng)LTC2704-16上電時(shí)，所有的DAC都在5 V模式下，所有的內(nèi)部DAC寄存器都被置0且DAC的輸出全部為0 V。當(dāng)CLR置低時(shí)，系統(tǒng)清零。指令和地址寄存器、數(shù)據(jù)碼和B2緩沖寄存器全置0，DAC輸出全置0。而B1緩沖寄存器保留，可使DAC恢復(fù)到原來狀態(tài)。如果CLR在操作中已被聲明，則不能保證B1緩沖寄存器的完整性，其內(nèi)容應(yīng)采用回讀方式校對或取代。
2.3.2休眠模式
當(dāng)LTC2704-16在休眠模式下，DAC則進(jìn)入休眠模式。當(dāng)DAC A和DAC B其中一個(gè)處于休眠狀態(tài)時(shí)，而它們共用的轉(zhuǎn)換放大器仍處于工作狀態(tài)。只有當(dāng)DAC A和DAC B都處于休眠狀態(tài)時(shí)，共用的轉(zhuǎn)換放大器才處于休眠狀態(tài)。通過SRO引腳為DAC分配地址和讀取DAC狀態(tài)。第5個(gè)LSB位為休眠狀態(tài)位。
2.3.3串口通訊
當(dāng)CS／LD為低電平時(shí)，SDI引腳的數(shù)據(jù)在上升沿被裝入移位寄存器。LTC2704的最小裝載序列為24位：4位指令、4位地址和16位的數(shù)據(jù)。如果輸入序列為32位，前8位必須為零，后面與24位的序列相同。
當(dāng)CS／LD為低電平時(shí)，串行回讀輸出引腳(SRO)處于開放狀態(tài)。數(shù)據(jù)在指令(C3～C0)和地址(A3～A0)之后移入SDI。對于24位的裝載序列，16位的數(shù)據(jù)在第8個(gè)至第23個(gè)時(shí)鐘下降沿被移出，控制器在第9個(gè)至第24個(gè)時(shí)鐘上升沿將其移入。
當(dāng)CS／LD為高電平時(shí)，SRO引腳處于高阻狀態(tài)，CS／LD為低電平時(shí)，開始裝載數(shù)據(jù)時(shí)，SRO輸出低電平直到開始回讀數(shù)據(jù)為止。
當(dāng)異步裝載引腳LDAC為低電平時(shí)，所有DAC更新數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)從緩沖寄存器B1拷貝到B2)，CS／LD在操作中必須為高電平。
2.3.4回讀功能
每個(gè)DAC有兩對雙緩沖數(shù)字寄存器，一對用于DAC碼，一對用于輸出span。每一個(gè)雙緩沖寄存器包含B1和B2兩個(gè)寄存器。B1是保持寄存器，當(dāng)數(shù)據(jù)通過讀操作被移入B1時(shí)，DAC輸出不受影響。B2只能通過拷貝Bl的內(nèi)容才能改變，B2的內(nèi)容直接控制DAC輸出電壓和輸出范同。
另外，每個(gè)DAC都有一個(gè)回讀寄存器，當(dāng)DAC接收到回讀命令時(shí)，4個(gè)寄存器中的一個(gè)被拷貝到回讀寄存器中，然后移位傳輸?shù)絊RO引腳。在任何讀或更新指令的16位數(shù)據(jù)中，SRO都會(huì)移出命令指定的寄存器內(nèi)容。這種循環(huán)回讀模式可用于減少操作次數(shù)。
當(dāng)設(shè)定了DAC的span后，span位是最后4個(gè)被移入；當(dāng)通過SRO校對DAC的span位時(shí)，span位最后被移出。當(dāng)span被回讀時(shí)，輸出DAC的休眠狀態(tài)。
3 LTC2704-16的應(yīng)用
圖3所示為DSP與LTC2704-16的接口電路。DSP采用SPI方式控制DAC，F(xiàn)SX0與LDAC相連，幀同步信號(hào)控制LTC2704-16的4個(gè)DAC。當(dāng)FSX0為低電平時(shí)，所有DAC更新。采用3個(gè)通用I／O端口(GPIO0、GPIO6、GPIO7)分別控制CS／LD、CLR和RFLAG，并都要連接上拉電阻。其中，RFLAG為標(biāo)志引腳，當(dāng)RFLAG為低電平時(shí)，D13發(fā)光。DAC的時(shí)鐘信號(hào)也由DSP的CLKX0引腳提供。
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LTC2704-16采用串口通信方式，與其他的同類器件相比，無需占用更多引腳就可實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)省資源。LXC2704-16最大特點(diǎn)是自動(dòng)校準(zhǔn)，每個(gè)通道都是獨(dú)立的，并帶有反饋功能，可使數(shù)據(jù)輸出更加精確，抗干擾性更強(qiáng)。同讀功能可有效地減少操作次數(shù)，節(jié)約了CPU資源。
4 結(jié)束語
LTC2704-16是一款高集成度D／A轉(zhuǎn)換器，與采用多路DAC輸出并分別放大的同類器件相比，設(shè)計(jì)和布局簡單。這款D／A轉(zhuǎn)換器功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡單，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備和各種儀器的設(shè)計(jì)中。
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