各类数模转换器引脚的功能及使用方法介绍
D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及基准电压几部分组成。
以下是主流类型数模转换器(DAC)的引脚功能及使用方法的详细介绍:
一、通用引脚功能
所有DAC芯片均包含以下基础引脚:
-
电源引脚
- VDD/VCC:正电源(+3.3V/5V/±15V)
- VSS/GND:接地(数字/模拟地分离以降低噪声)
- VREF:基准电压输入(决定输出满量程,需高稳定性)
-
数据输入引脚
- 并行接口:DB0~DBn(n+1位数据线,例:12位DAC有12根)
- 串行接口:
- SPI/I2C:SCLK(时钟)、SDI/SDA(数据)、CS(片选)
- I2C特有:ADDR(地址选择引脚)
-
输出引脚
- 电压输出型:VOUT(单端) / VOUT+、VOUT-(差分)
- 电流输出型:IOUT(需外接运放转为电压)
-
控制引脚
- WR/CS:写入使能/片选(控制数据锁存)
- LDAC:加载DAC(同步更新多个DAC输出)
- CLR/RST:异步复位(输出归零)
二、关键类型DAC详解
1. 并行接口DAC(如DAC0808)
- 典型引脚:
D0~D7(8位数据)、VREF+、VREF-、IOUT(电流输出) - 使用方法:
① 将数字量写入D0~D7;
② 触发WR信号锁存数据;
③ IOUT外接运算放大器(如OP07)实现电流-电压转换:
VOUT = -IOUT × Rf(Rf通常为5kΩ)
2. 串行SPI DAC(如MCP4921)
- 引脚功能:
SCK(时钟)、SDI(数据输入)、CS(片选)、LDAC(可选同步) - 操作时序:
// 伪代码示例 digitalWrite(CS, LOW); // 使能芯片 shiftOut(SDI, SCK, data12bit); // 发送12位数据(高4位为配置位) digitalWrite(CS, HIGH); // 锁存数据 - 配置位说明:
Bit15=1(启用输出),Bit14=1(增益x1),Bit13=0(无缓冲)
3. 电流输出型DAC(如DAC8830)
- 特殊设计:
IOUT引脚必须连接运算放大器虚地:

公式:VOUT = IOUT × RFB(RFB推荐值为10kΩ)
三、核心应用要点
-
参考电压(VREF)选择
- 高精度应用选择低温漂基准源(如REF5025)
- 噪声抑制:VREF引脚并联0.1μF陶瓷电容+10μF钽电容
-
输出端滤波设计
- 电压输出DAC:增加RC滤波器(f_cutoff = 1/(2πRC))
- 高频DAC(>1MSPS):需二阶以上有源滤波器
-
接地策略
- 分离模拟/数字地:单点连接(推荐在DAC下方)
- 电流输出型DAC:RFB电阻直接接模拟地
-
数字信号隔离 高速DAC需数字隔离器(如ADuM1401)防止数字噪声耦合:
MCU → 隔离器 → DAC ↑ 独立电源
四、选型关键参数对比
| 类型 | 分辨率 | 建立时间 | 接口方式 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 并行R-2R | 8-16位 | <100ns | 并行 | 高速信号发生器 |
| SPI Σ-Δ型 | 16-24位 | 1~10ms | 串行 | 高精度仪表 |
| I2C电压输出 | 12位 | 10μs | I2C | 便携设备参数调节 |
五、典型错误规避
-
电流输出DAC未接运放
错误现象:输出无电压或波形失真
解决:必须配置I-V转换电路(运算放大器+反馈电阻) -
VREF电压超限
风险:损坏输出级(如AD5764 VREF不可超±18V) -
未使用LDAC同步
后果:多通道输出相位差(DAC8568需将LDAC拉低更新)
掌握这些核心引脚功能与应用方法,可解决90%以上的DAC硬件设计问题。实际设计中务必查阅具体型号的Datasheet,重点关注Timing Diagram与Absolute Maximum Ratings!
高速转换器组表征高速数模转换器(DAC)的性能测试方法
电子发烧友网站提供《高速转换器组表征高速数模转换器(DAC)的性能测试方法.pdf》资料免费下载
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2023-11-27 09:45:37
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