低功耗满幅输出12位串行数模转换器DAC7512及其应

DAC7512是TI公司生产的具有内置缓冲放大器的低功耗单片12位数模转换器｡其片内高精度的输出放大器可获得满幅(供电电源电压与地电压间)任意输出｡DAC7512带有一个时钟达30MHz的通用三线串行接口,因而可接入高速DSP｡其接口与SPI､QSPI､Microwire及DSP接口兼容,因而可与intel系列单片机､Motorola系列单片机直接连接而无需任何其它接口电路｡  

由于DAC7512串行数模转换器可选择供电电源来作为参考电压,因而具有很宽的动态输出范围,此外,DAC7512数模转换器还具有三种关断工作模式｡正常工作状态下,DAC7512在5V电压下的功耗仅为0.7mW,而省电状态下的功耗为1μW｡因此,低功耗的DAC7512无疑是便携式电池供电设备的理想器件｡



1 主要特性  

DAC7512的主要特点如下:  

●微功耗,5V时的工作电流消耗为135μA(DAC7512);  
●在掉电模式时,如果采用5V电源供电,其电流消耗为135nA,而采用3V供电时,其电流消耗仅为50nA;  
●供电电压范围为+2.7V~+5.5V;  
●上电输出复位后输出为0V;  
●具有三种关断工作模式可供选择,5V电压下的功耗仅为0.7mW;  
●带有低功耗施密特输入串行接口 ;  
●内置满幅输出的缓冲放大器;  
●具有SYNC中断保护机制｡



2 引脚功能  

采用SOT23-5封装的DAC7512的引脚排列如图1所示｡其引脚定义如下:  

VOUT:芯片模拟输出电压;  
GND:器件内所有电路的地参考点;  
VDD:供电电源,直流+2.7V~+5.5V;  
DIN:串行数据输入;  
SCLK:串行时钟输入;  
SYNC:输入控制信号(低电平有效)｡



3 内部结构  

DAC7512的组成框图如图2所示｡图中的输入控制逻辑用于控制DAC寄存器的写操作,掉电控制逻辑与电阻网络一起用来设置器件的工作模式,即选择正常输出还是把输出端与缓冲放大器断开,而接入固定电阻｡芯片内的缓冲放大器具有满幅输出特性,可驱动2kΩ及1000pF的并联负载｡

4 接口工作模式  

DAC7512采用三线制(SYNC,SCLK及DIN)串行接口,



其串行写操作时序如图3所示｡写操作开始前,SYNC要置低,DIN的数据在串行时钟SCLK的下降沿依次移入16位寄存器｡在串行时钟的第16个下降沿到来时,将最后一位移入寄存器,可实现对工作模式的设置及DAC内容的刷新,从而完成一个写周期的操作｡此时,SYNC可保持低电平或置高,但在下一个写周期开始前,SYNC必须转为高电平并至少保持33ns?以便SYNC有时间产生下降沿来启动下一个写周期｡若 SYNC在一个写周期内转为高电平,则本次写操作失败,寄存器强行复位｡由于施密特缓冲器在SYNC高电平时的电流消耗大于低电平时的电流消耗,因此,在两次写操作之间,应把SYNC置低以降低功耗｡  

DAC7512的片内移位寄存器宽度为16位,其中DB15､DB14是空闲位,DB13､DB12是工作模式选择位､DB11~DB0是数据位｡器件内部带有上电复位电路｡上电后,寄存器置0,所以DAC7512处于正常工作模式,模拟输出电压为0V｡  

DAC7512的四种工作模式可由寄存器内的DB13､DB12来控制｡其控制关系如表1所列｡

表1 DAC7512的工作模式选择  

DB13
DB12
工  作  模  式

0
0
工  作  模  式

0
1
掉电模式
输出端1kΩ到地

1
0
输出端100kΩ到地

1
1
高阻

掉电模式下,不仅器件功耗要减小,而且缓冲放大器的输出级通过内部电阻网络接到1kΩ､100kΩ或开路｡而处于掉电模式时,所有的线性电路都断开,但寄存器内的数据不受影响｡

5 与微处理器的接口  

DAC7512与8051微控制器的接口如图4所示｡图中,8051的TXD驱动DAC7512的SCLK,而RXD则驱动DAC7512的串行数据线｡设计时可用8051的一个I/O位(如P3.3)作为SYNC信号｡在数据传输期间,P3.3要保持低电平｡由于8051的TXD脚输出时是低位在前,而DAC7512片内寄存器接收时是高位在前,故在传送数据前,应当用软件把数据调整好｡  

由于8051一次只能传输8位数据｡因此,在一个写周期内,应当用8个时钟在其下降沿把数据写入DAC7512｡写数据时,MSB在前｡由于DAC7512内有16位寄存器,故在写完第一个字节后,P3.3仍然要保持低电平,以便传输第二个字节｡