12通道8位TrimDACs AD8802/AD8804：功能、應(yīng)用與設(shè)計(jì)指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵組件。今天我們要深入探討的是Analog Devices推出的兩款12通道8位TrimDACs——AD8802和AD8804，它們?cè)诔杀尽⑿阅芎蛻?yīng)用靈活性方面都有著出色的表現(xiàn)。

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一、產(chǎn)品概述

AD8802/AD8804是一款12通道的DAC，采用緊湊的20引腳封裝，能提供獨(dú)立的數(shù)字可控電壓輸出。它可以替代傳統(tǒng)的機(jī)械電位器，適用于直流電壓調(diào)整應(yīng)用。這兩款產(chǎn)品具有低功耗、低成本、獨(dú)立可編程輸出等特點(diǎn)，并且與3線SPI兼容的串行輸入接口，方便與微控制器連接。

1.1 關(guān)鍵特性

• 低成本：能夠替代12個(gè)電位器，有效降低成本。
• 獨(dú)立可編程輸出：每個(gè)通道都可以獨(dú)立編程，滿足不同的應(yīng)用需求。
• 低功耗：電源關(guān)斷模式下功耗小于55mW，包括IDD和IREF。
• 多種供電選擇：支持+3V到+5V的單電源供電。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

• 自動(dòng)調(diào)整：在需要自動(dòng)調(diào)整電壓的系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。
• 電位器替代：取代傳統(tǒng)的機(jī)械電位器，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
• 視頻和音頻設(shè)備：用于增益和偏移調(diào)整，提升設(shè)備的性能。
• 便攜式和電池供電設(shè)備：低功耗特性使其非常適合這類設(shè)備。

二、技術(shù)細(xì)節(jié)

2.1 功能框圖與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

AD8802/AD8804內(nèi)部包含12個(gè)電壓輸出的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，共享一個(gè)公共參考電壓輸入。每個(gè)DAC都有自己的DAC鎖存器，用于保持輸出狀態(tài)。這些DAC鎖存器通過(guò)內(nèi)部的串并移位寄存器更新，該寄存器從標(biāo)準(zhǔn)的3線串行輸入數(shù)字接口加載數(shù)據(jù)。

2.2 電氣特性

2.3 參考輸入

參考輸入引腳（VREFH和VREFL）用于設(shè)置所有12個(gè)DAC的輸出電壓范圍。AD8802只有VREFH引腳，可設(shè)置用戶設(shè)計(jì)的滿量程輸出電壓；AD8804則有VREFH和VREFL兩個(gè)引腳，可分別設(shè)置正滿量程和零量程，優(yōu)化分辨率。

2.4 數(shù)字接口

AD8802/AD8804采用標(biāo)準(zhǔn)的三線串行輸入控制接口，包括時(shí)鐘（CLK）、片選（CS）和串行數(shù)據(jù)輸入（SDI）。數(shù)據(jù)通過(guò)CLK的上升沿加載到串行寄存器，最后12位數(shù)據(jù)在CS變高時(shí)被鎖存到相應(yīng)的DAC寄存器。

三、操作與編程

3.1 輸出電壓編程

輸出電壓范圍由連接到VREFH和VREFL引腳的外部參考電壓決定。通用的傳輸方程為： [V O(D x)=(D x) / 256 timesleft(V{R E F H}-V{R E F L}right)+V_{R E F L}] 其中，Dx是8位DACx寄存器中的數(shù)據(jù)。

3.2 操作模式

• 正常模式：通過(guò)串行接口編程，可隨機(jī)順序更改DAC輸出。
• 電源關(guān)斷模式：SHDN引腳可將DAC結(jié)構(gòu)置于零功耗狀態(tài)，保存DAC寄存器設(shè)置，返回正常模式時(shí)恢復(fù)輸出電壓。

四、應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

4.1 電源旁路

為了減少電源噪聲對(duì)AD8802/AD8804的影響，建議使用獨(dú)立的電源供電或進(jìn)行充分的電源旁路。推薦使用10μF鉭電解電容和0.1μF陶瓷電容并聯(lián)進(jìn)行局部電源旁路。

4.2 輸出緩沖

在需要低輸出阻抗的應(yīng)用中，可以添加外部放大器來(lái)緩沖AD8802/AD8804的輸出。例如，使用OP291作為簡(jiǎn)單的緩沖器，降低輸出電阻。

4.3 增加輸出電壓擺幅

外部放大器還可以用于擴(kuò)展AD8802/AD8804的輸出電壓擺幅，使其超出電源軌。通過(guò)合理配置電路，可以實(shí)現(xiàn)更高的輸出電壓范圍。

4.4 微計(jì)算機(jī)接口

AD8802/AD8804的串行數(shù)據(jù)輸入接口方便與各種單片機(jī)連接。以8051單片機(jī)為例，可以使用其內(nèi)置的串行端口或并行端口進(jìn)行通信。

五、典型應(yīng)用案例

5.1 智能溫度控制系統(tǒng)

將80CL51單片機(jī)、TMP14溫度傳感器和AD8802/AD8804結(jié)合使用，可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的溫度控制功能。通過(guò)AD8802/AD8804設(shè)置TMP14的溫度設(shè)定點(diǎn)電壓，單片機(jī)根據(jù)傳感器輸出進(jìn)行相應(yīng)的控制。

5.2 12通道可編程電壓控制放大器

使用AD8802/AD8804控制SSM2018T電壓控制放大器的增益。通過(guò)合理設(shè)計(jì)電路，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)放大器的數(shù)字控制。

5.3 數(shù)字控制的LM1204 RGB放大器系統(tǒng)

用AD8802/AD8804替代傳統(tǒng)的電位器，實(shí)現(xiàn)對(duì)LM1204視頻放大器系統(tǒng)的數(shù)字控制，提高系統(tǒng)的可靠性和性能。

5.4 低噪聲90 MHz可編程增益放大器

AD8802/AD8804可用于控制AD603低噪聲電壓控制放大器的增益。通過(guò)合理設(shè)置參考電壓，可以使AD8802/AD8804的輸出電壓范圍與AD603的增益控制范圍匹配。

六、總結(jié)

AD8802/AD8804是兩款功能強(qiáng)大、應(yīng)用靈活的DAC產(chǎn)品。它們?cè)诔杀?、性能和功耗方面都有著出色的表現(xiàn)，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。電子工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以根據(jù)具體需求選擇合適的產(chǎn)品，并結(jié)合上述應(yīng)用電路設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。你在使用AD8802/AD8804過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。