四路输出D/A转换器DAC8420及其应用

１　ＤＡＣ８４２０的主要特点

ＤＡＣ８４２０是ＡＤ公司生产的四路输出１２位ＤＡＣ。该ＤＡＣ具有高速串行接口，而且功耗很低，能广泛应用于伺服系统控制、过程自动化控制及ＡＴＥ中。其主要特点如下：

●可选择单极或双极模式；

●复位后，输出置０或置中间值；

●电源选择广泛，单＋５Ｖ～±１５Ｖ均可；

●采用１６脚ＰＤＩＰ、ＣＥＲＤＩＰ或ＳＯＩＣ封装。

２　ＤＡＣ８４２０的引脚功能

ＤＡＣ８４２０的引脚排列如图１所示，各引脚功能及使用说明如下：

ＶＤＤ：正电源，范围为＋５Ｖ～＋１５Ｖ；

ＶＳＳ：负电源，范围为０～１５Ｖ；

ＧＮＤ：数字地。

ＣＬＫ：系统串行时钟输入，逻辑上与ＣＳ信号相或。在时钟上升沿，由ＳＤＩ输入的串行数据将进入ＤＡＣ内部的串／并转换寄存器。

ＣＬＲ：异步清除，低有效。可用于将内部寄存器Ａ到Ｄ置０或者置为中间值（具体由ＣＬＳＥＬ决定）。但数据在转换寄存器时不受该控制信号的影响。

ＣＬＳＥＬ：该端为低时，ＣＬＲ将寄存器Ａ到Ｄ置０；为高时，ＣＬＲ将其置为中间值；

ＣＳ：片选信号，低有效。与ＣＬＫ信号相或。

ＬＤ：异步ＤＡＣ寄存器载入控制，低有效。在ＬＤ的下降沿，串行输入寄存器里面的数据将移到寄存器Ａ～Ｄ。当ＬＤ为低时，输入数据必须保持稳定。

ＳＤＩ：串行数据输入。在输入的１６位数据中，头两位Ａ１、Ａ２用于选择寄存器Ａ～Ｄ，后１２位Ｄ１１～Ｄ０是具体数值，输入的数据先进入ＤＡＣ内部的串／并转换寄存器。注意，当ＣＳ为高时，该数据无效。具体的数据输入格式如下：

ＶＲＥＦＨＩ：参考电压高值端，取值范围是ＶＤＤ－２．５Ｖ～ＶＲＥＦＬＯ＋２．５Ｖ；

ＶＲＥＦＬＯ：参考电压低值端，当输入为０时，输出为ＶＲＥＦＬＯ，取值范围为ＶＳＳ～ＶＲＥＦＨＩ－２．５Ｖ。

ＶＯＵＴＡ～ＶＯＵＴＤ：电压输出端。

３　多路输出Ｄ／Ａ转换电路

ＤＡＣ８４２０能广泛应用于各种伺服控制和工业过程控制系统中，特别是在目前日益先进的智能化仪表中（如总线仪表、转换器等），其应用将更加广泛。

图２是采用Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司的１６位微处理器ＭＣ６８ＨＣ９１２作为主控芯片，通过ＤＡＣ８４２０对ＣＰＵ输出的数字信号进行模数和Ｖ／Ｉ转换的接口电路。

由于本设计要求输出４～２０ｍＡ电流，而ＤＡＣ的电压输出范围选在１～５Ｖ，故参考电压的选择分别是：ＶＲＥＦＬＯ＝０?ＶＲＥＦＨＩ＝＋５Ｖ。ＲＥＦ０２用于提供＋５Ｖ基准电压。由于ＤＡＣ的输出范围是ＶＲＥＦＨＩ～ＶＲＥＦＬＯ，因此，ＤＡＣ输出的最小值需利用软件来进行校正，以便充分发挥软件优势，降低硬件成本。

由于ＭＣ６８ＨＣ９１２的串行通信接口（ＳＣＩ）可以方便的与ＤＡＣ接口，因此，ＤＡＣ和ＭＣ６８ＨＣ９１２之间采用光电隔离来实现数模隔离。

ＭＣ６８ＨＣ９１２向ＤＡＣ写数据时，先将ＣＳ信号置０，并将ＬＤ信号置１，然后由ＭＯＳＩ引脚将符合ＤＡＣ８４２０格式的数据分为两个字节输出。当数据输出完毕以后，再将ＬＤ置０，并在ＬＤ的下降沿将数据移入寄存器Ａ～Ｄ，最后将ＬＤ置１、ＣＳ置１，以完成一次转换。图３是ＤＡＣ８４２０的数据载入时序。