低功耗单片12位数模转换器DAC7512的性能特点和应用分析

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｡

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