串行D/A转换器X79000的工作原理和应用举例分析

X79000是Xicor公司推出的12位单通道串行D/A转换器。其建立时间仅为6s。该芯片内置参考电压，且内带56字节的EEPROM，可用于保存用户数据。它可与MCU通过SPI进行接口，最高速度可达5MHz。一个MCU系统最多可以同时连接8个X79000器件，从而可以实现8路相互独立的高精度D/A输出。另外，X79000还可通过IO引脚直接增加或减少输出值，且每次的变化量都可以编程控制。X79000具有上电自动恢复断电前设定值的功能，它可在上电过程保持输出高阻，待上电完成后自动从非易失存储器中读出用户的设定值并输出。MCU通过检查其提供的上电完成信号来判断上电是否完成。虽然X79000是12位D/A转换器，但如果设置合理，该器件可以达到16位D/A的性能。

1、引脚排列及说明

X79000的引脚排列如图1所示，各引脚的功能如下：

CS：SPI接口片选，低电平有效。

SCK：SPI时钟。

SI：SPI串行输入。

SO：SPI串行数据输出引脚。带高阻输出。

RDY：芯片上电完成标志输出引脚，低电平有效。该脚为漏极开路输出。

CLR：该脚可用于清除DAC内部寄存器，它内部有下拉电阻。当把该引脚接到高电平时，电路会输出最低的电压。

A2，A1，A0：多个X79000级联时，用于地址选择。内部有下拉电阻。

OE：缓冲输出使能引脚。高电平有效，低电平时输出为高阻。

UP：当工作在直接IO模式时，用于增大输出值。内部带有尖脉冲滤波器。

DOWN：当工作在直接IO模式时，用于减小输出值。内部带有尖脉冲滤波器。

VCC：正电源，典型值为5V。

VSS：地。

Vout：直接输出引脚，不受OE引脚的控制。

Vbuf：带缓冲的输出引脚。当OE为高电平时，该引脚有输出，当OE为低电平时，该引脚有输出，当OE为低电平时，该脚无输出。

VFB：有缓冲输出时的反馈脚。

Vbuf：内部参考电压输出引脚。

VH：当配置寄存器的高3位VH设为0时，此引脚可作为满量程时的输入电压，最高为3.065V。当配置寄存器的高3位VH设为非0时，此引脚输出电压的最大值可以作为其它器件的参考电压。

VL：功能与VH类似，只是对应于最小值。

DNC：空脚。

2、工作原理和使用说明

X79000可通过以下两种工作方式来改变输出电压：

第一种方式是利用SPI总线，通过写命令修改输出值，这种方式适用于开环系统中的简单DC电压调节；

第二种方式是使用UP/DOWN引脚直接修改输出值。这种方式适用于闭环系统，可使输出一步一步地接近设定值，然后禁止UP/DOWN引脚的功能，从而保持设定值不变。

X79000输出电压的范围可由配置寄存器（地址为3CH）来确定，具体设置如表1所列。

表1 输出电压范围的设置

表中的VH可用于确定输出电压的最大值，其范围从0.605V到3.025V。VL则用于确定输出电压的最小值，其范围从0.151V～2.42V。注意：VH一定要比VL大，否则芯片可能会工作不正常。

不管选择什么值，输出电压的线性度都能得到保证。例如，要输出1.9V～2.4V的电压，可以选择VH=2.42V，VL=1.815V，这样，当电压输出寄存器为0时，电压输出为1.815V，而当输出寄存器为0x3FF（满量程）时，电压输出为2.42V。输出电压的最小变化单位为（2.42-1.815）/4096=0.147mV。如果用一个标准的DAC器件来实现，则该DAC器件必须达到14位的分辨率。如果使用外部电压作为输出的最大或最小值，那么，设计时必须把VH或VL设成0。

X79000带有1.21V的参考电压输出引脚Vref，该引脚的输出电压可作为其他器件的参考电压。

X79000的控制寄存器如图2所示，图中，DAC11-DAC0是输出寄存器，通过SPI接口可以修改该寄存器，从而改变电压输出。VH0～VH2和VH0～VH2分别用于确定输出电压的最大值和最小值。要注意的是Count8和Count10，它们的使用方法如表2所列。