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了解何時(shí)以及如何為微控制器選擇和應(yīng)用外部 DAC

2513674 2022-11-25 | pdf | 271.88KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

一些 32 位微控制器具有用于頻率或電壓生成的片上數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)。對(duì)于許多應(yīng)用，這提供了額外的功能，同時(shí)節(jié)省了電路板空間。但是，應(yīng)用程序可能需要微控制器中沒(méi)有的專用 DAC 功能。一些 32 位微控制器具有用于頻率或電壓生成的片上數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)。對(duì)于許多應(yīng)用，這提供了額外的功能，同時(shí)節(jié)省了電路板空間。但是，應(yīng)用程序可能需要微控制器中沒(méi)有的專用 DAC 功能。本文討論了片上微控制器 DAC 的功能和局限性。然后介紹了高精度外部 DAC 解決方案的示例，并展示了如何使用它們來(lái)生成精密模擬信號(hào)。本文討論了片上微控制器 DAC 的功能和局限性。然后介紹了高精度外部 DAC 解決方案的示例，并展示了如何使用它們來(lái)生成精密模擬信號(hào)。片上 DAC 操作片上 DAC 操作為了讓設(shè)計(jì)人員能夠生成自定義模擬信號(hào)，微控制器制造商已開(kāi)始在片上集成 DAC 外設(shè)。這些可用于生成精密電壓，以及自定義波形，包括正弦波和三角波。DAC 還可用于語(yǔ)音合成。為了讓設(shè)計(jì)人員能夠生成自定義模擬信號(hào)，微控制器制造商已開(kāi)始在片上集成 DAC 外設(shè)。這些可用于生成精密電壓，以及自定義波形，包括正弦波和三角波。DAC 還可用于語(yǔ)音合成。DAC 生成的輸出電壓低至 0 伏，高至 DAC 的模擬參考電壓。電壓與 DAC 數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)字值成正比，精度取決于 DAC 的分辨率。例如，如果 DAC 分辨率為 8 位，參考電壓為 5 伏，則 DAC 的 1 LSB 精度為 5/255 = 0.0196 伏。因此理想情況下，如果 8 位 DAC 數(shù)據(jù)寄存器包含 01h，則 DAC 輸出將相當(dāng)于 1 LSB，或 0.0196 伏。如果 8 位 DAC 數(shù)據(jù)寄存器包含值 F1h (241)，則理想 DAC 的輸出將為 4.7236 伏。理想情況下，將 01h 添加到 DAC 數(shù)據(jù)寄存器應(yīng)使輸出電壓值增加 1 LSB。DAC 生成的輸出電壓低至 0 伏，高至 DAC 的模擬參考電壓。電壓與 DAC 數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)字值成正比，精度取決于 DAC 的分辨率。例如，如果 DAC 分辨率為 8 位，參考電壓為 5 伏，則 DAC 的 1 LSB 精度為 5/255 = 0.0196 伏。因此理想情況下，如果 8 位 DAC 數(shù)據(jù)寄存器包含 01h，則 DAC 輸出將相當(dāng)于 1 LSB，或 0.0196 伏。如果 8 位 DAC 數(shù)據(jù)寄存器包含值 F1h (241)，則理想 DAC 的輸出將為 4.7236 伏。理想情況下，將 01h 添加到 DAC 數(shù)據(jù)寄存器應(yīng)使輸出電壓值增加 1 LSB。當(dāng)然，就像任何模擬電路一樣，沒(méi)有 DAC 是理想的。DAC 輸出與數(shù)據(jù)寄存器理想值的差異稱為微分非線性 (DNL) 誤差，以 LSB 為單位進(jìn)行測(cè)量。例如，典型的微控制器 DAC 可能指定 DNL 為 ±2 LSB。當(dāng)然，就像任何模擬電路一樣，沒(méi)有 DAC 是理想的。DAC 輸出與數(shù)據(jù)寄存器理想值的差異稱為微分非線性 (DNL) 誤差，以 LSB 為單位進(jìn)行測(cè)量。例如，典型的微控制器 DAC 可能指定 DNL 為 ±2 LSB。DAC 也會(huì)遇到線性增益誤差，以添加到理想輸出的百分比來(lái)衡量，通常會(huì)額外增加 0.5% 的輸出電壓。DAC 也會(huì)遇到線性增益誤差，以添加到理想輸出的百分比來(lái)衡量，通常會(huì)額外增加 0.5% 的輸出電壓。對(duì)于理想的 DAC，輸出值與 DAC 數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容的關(guān)系圖將是一條直線。添加由真實(shí)世界 DAC 的 DAC 電路參數(shù)變化引起的線性誤差也將是一條直線。實(shí)際上，該線會(huì)偏離直線并向外彎曲以形成非線性曲線。這種非線性也是 DAC 電路隨電壓和溫度變化的結(jié)果。這種非線性誤差稱為積分非線性 (IRL) 誤差。對(duì)于微控制器 DAC，這可以是 ±4 LSB 或更高。對(duì)于理想的 DAC，輸出值與 DAC 數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容的關(guān)系圖將是一條直線。添加由真實(shí)世界 DAC 的 DAC 電路參數(shù)變化引起的線性誤差也將是一條直線。實(shí)際上，該線會(huì)偏離直線并向外彎曲以形成非線性曲線。