硬核：基于FPGA，如何实现TLC5620数模转换设计？

一直以来，数模转换设计都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在，小编将为大家带来基于FPGA实现TLC5620数模转换（DA）的设计的相关介绍，详细内容请看下文。

本文将基于FPGA实现TLC5620数模转换（DA）的设计，首先我们来了解一些基本内容。

D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。模数转换器中一般都要用到数模转换器，模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。DAC主要由数字寄存器、模拟电子开关、位权网络、求和运算放大器和基准电压源（或恒流源）组成。用存于数字寄存器的数字量的各位数码，分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为1的位在位权网络上产生与其位权成正比的电流值，再由运算放大器对各电流值求和，并转换成电压值。根据位权网络的不同，可以构成不同类型的DAC，如权电阻网络DAC、R–2R倒T形电阻网络DAC和单值电流型网络DAC等。权电阻网络DAC的转换精度取决于基准电压VREF，以及模拟电子开关、运算放大器和各权电阻值的精度。它的缺点是各权电阻的阻值都不相同，位数多时，其阻值相差甚远，这给保证精度带来很大困难，特别是对于集成电路的制作很不利，因此在集成的DAC中很少单独使用该电路。

基于FPGA实现TLC5620数模转换（DA）的设计，设计原理如下:

本设计采用串行数/模转换芯片TLC5620，TLC5620是一个拥有四路输出的数/模转换器，时钟频率最大可达到1MHz。TLC5620是一款使用3线串行总线控制的芯片。11bit的命令中包含8bit数据、2bit通道选择、1bit输出范围选择bit。输出范围选择，可以输出一倍或者两倍的参考电压差值范围。当两级锁存器都打开时，新的数据可以进入到芯片。TLC5620芯片接口如下：

该芯片主要有以下特点：四通道8位电压输出DA转换器、5V单电源供电、串行接口、高阻抗基准输入、可编程1或2输出范围、同时更新设备、内部上电复位、低功耗、半缓冲输出。该芯片主要应用于：可编程电源、数字控制放大器/误差器、移动通信、自动测试设备、研发过程检测和控制和信号合成等。

芯片接口功能表如下：

转换公式：V = REF*（CODE/256）* (1+RNG)

V：实际电压；REF：基准电压；CODE：输入8位数据；RNG：范围。

TLC5620的接口时序如下列图所示：

图1 LOAD控制更新（LDAC为低电平）

图2 LDAC控制更新（LDAC为低电平）

图3 LOAD控制更新（使用8位串行数据，LOAD为低电平）

图4 LDAC控制更新（使用8位串行数据）

如图1所示：当LOAD为高电平时，数据在CLK的下降沿被锁存至DATA，只要所有数据被锁存，则将LOAD拉低，将数据从串行输入寄存器传送到所选择的DAC。如图2所示：串行编程期间LDAC为高电平，数据在LOAD为低电平时进行锁存，当LDAC变为低电平时传送至DAC输出。如图3、4所示：输入数据最高位（MSB）在前，数据传输使用两个8个时钟周期。

在本设计中运用的是图1的工作时序：

数据通道选择：

RNG：控制DAC输出范围。当RNG为低时，输出范围在基准电压和GND之间；当RNG为高时，输出范围为两倍的基准电压和GND。

设计架构

本设计驱动TLC5620将输入的数字量转换为实际的模拟量（电压），通过四个按键控制四路输出的电压变化，每按一次，电压值也随之上升，同时在数码管上也依次显示相应的值（依次为A1,A0,RNG,输入DATA）。本设计采用的开发板的基准电压为2.5V。设计架构图如下所示：

key_test模块通过四个按键输入的值，组合输出两个数据，11位的wr_data是TLC_DA模块解码所需的数据。20位的out_data是seg_num模块数码管显示所需的数据。

最后，小编诚心感谢大家的阅读。你们的每一次阅读，对小编来说都是莫大的鼓励和鼓舞。最后的最后，祝大家有个精彩的一天。