多通道D／A轉換器LTC2704-16及其應用

1概述

LTC2704-16是Linear公司生產(chǎn)的獨立4通道16位D／A轉換器。該D／A轉換器具有4個(gè)獨立的數模轉換通道，轉換速度快，可廣泛應用于過(guò)程控制、工業(yè)自動(dòng)化、增益控制、自檢測設備等領(lǐng)域。

2 LTC2704-16簡(jiǎn)介

2.1主要特性

LTC2704-16的主要特性如下：6種可編程輸出范圍：?jiǎn)螛O性：0 V～5 V，0 V～10 V；雙極性：5 V、10 V、+2.5 V、-2.5 V～7.5 V；所有片上寄存器串行回讀；輸出驅動(dòng)5 mA；信號抖動(dòng)2 nV-sec；INL和DNL為1LSB；44引腳SSOP封裝。

2.2引腳功能

LTC2704-16的引腳排列如圖1所示，各引腳功能描述如下：

V+2：模擬電源為DAC的C和D通道提供模擬電源，范圍為4.5 V～16.5 V。一般為15 V。通常為了抗干擾應在模擬地之間連接2只并聯(lián)的1μF的旁路電容。
GND：接地。
AGND：模擬地。
VDD：數字電源，范圍為2.7 V～5.5 V。
RFLAG：RESET標志引腳。復位或清零時(shí)，該引腳輸出低電平；更新命令結束時(shí)，該引腳為高電平。
REFG1：DAC的A和B，高阻抗輸入，用于抑制噪聲。
REFG2：DAC的C和D，高阻抗輸入，用于抑制噪聲。
REF1：DAC的A和B關(guān)聯(lián)輸入。
REF2：DAC的C和D關(guān)聯(lián)輸入。
REFM1：轉換Amp輸出，用于DAC A和DAC B。
REFM2：轉換Amp輸出，用于DAC C和DAC D。
VOSA、VOSB、VOSC、VOSD：分別為A、B、C、D4個(gè)DAC的偏移量調節端。輸出范圍為5 V。
C1A、C1B、C1C、C1D：分別為A、B、C、D 4個(gè)DAC的反饋電容連接端。該引腳為輸出放大器的負反饋輸入直接提供輸入端口。
RFBA、RFBB、RFBC、RFBD：分別為A、B、C、D 4個(gè)DAC的輸出反饋電阻引腳。
OUTA、OUTB、OUTC、OUTD：分別為A、B、C、D4個(gè)DAC的輸出引腳。
AGNDA、AGNDB、AGNDC、AGNDD：分別為A、B、C、D 4個(gè)DAC的信號地。

2.2 LTC2704-16的內部結構

圖2為L(cháng)TC2704-16的內部結構圖。LTC2704-16共有4個(gè)DAC，每個(gè)DAC都是獨立的，并都有獨立的偏移量調節引腳與相應的信號地為AGNDA、AGNDB、AGNDC和AGNDD。LTC2704-16把這4個(gè)DAC分為兩組，DAC A和DAC B為一組，DAC C和DAC D為一組。每一組共用一只轉換放大器。每個(gè)DAC都有一個(gè)接地端，DAC A和DAC B共用REF1，DAC C和DAC D共用REF2。

2.3.1復位與清零

當LTC2704-16上電時(shí)，所有的DAC都在5 V模式下，所有的內部DAC寄存器都被置0且DAC的輸出全部為0 V。當CLR置低時(shí)，系統清零。指令和地址寄存器、數據碼和B2緩沖寄存器全置0，DAC輸出全置0。而B(niǎo)1緩沖寄存器保留，可使DAC恢復到原來(lái)狀態(tài)。如果CLR在操作中已被聲明，則不能保證B1緩沖寄存器的完整性，其內容應采用回讀方式校對或取代。

2.3.2休眠模式

當LTC2704-16在休眠模式下，DAC則進(jìn)入休眠模式。當DAC A和DAC B其中一個(gè)處于休眠狀態(tài)時(shí)，而它們共用的轉換放大器仍處于工作狀態(tài)。只有當DAC A和DAC B都處于休眠狀態(tài)時(shí)，共用的轉換放大器才處于休眠狀態(tài)。通過(guò)SRO引腳為DAC分配地址和讀取DAC狀態(tài)。第5個(gè)LSB位為休眠狀態(tài)位。

2.3.3串口通訊

當CS／LD為低電平時(shí)，SDI引腳的數據在上升沿被裝入移位寄存器。LTC2704的最小裝載序列為24位：4位指令、4位地址和16位的數據。如果輸入序列為32位，前8位必須為零，后面與24位的序列相同。

當CS／LD為低電平時(shí)，串行回讀輸出引腳(SRO)處于開(kāi)放狀態(tài)。數據在指令(C3～C0)和地址(A3～A0)之后移入SDI。對于24位的裝載序列，16位的數據在第8個(gè)至第23個(gè)時(shí)鐘下降沿被移出，控制器在第9個(gè)至第24個(gè)時(shí)鐘上升沿將其移入。

當CS／LD為高電平時(shí)，SRO引腳處于高阻狀態(tài)，CS／LD為低電平時(shí)，開(kāi)始裝載數據時(shí)，SRO輸出低電平直到開(kāi)始回讀數據為止。

當異步裝載引腳LDAC為低電平時(shí)，所有DAC更新數據(數據從緩沖寄存器B1拷貝到B2)，CS／LD在操作中必須為高電平。

2.3.4回讀功能

每個(gè)DAC有兩對雙緩沖數字寄存器，一對用于DAC碼，一對用于輸出span。每一個(gè)雙緩沖寄存器包含B1和B2兩個(gè)寄存器。B1是保持寄存器，當數據通過(guò)讀操作被移入B1時(shí)，DAC輸出不受影響。B2只能通過(guò)拷貝Bl的內容才能改變，B2的內容直接控制DAC輸出電壓和輸出范同。

另外，每個(gè)DAC都有一個(gè)回讀寄存器，當DAC接收到回讀命令時(shí)，4個(gè)寄存器中的一個(gè)被拷貝到回讀寄存器中，然后移位傳輸到SRO引腳。在任何讀或更新指令的16位數據中，SRO都會(huì )移出命令指定的寄存器內容。這種循環(huán)回讀模式可用于減少操作次數。

當設定了DAC的span后，span位是最后4個(gè)被移入；當通過(guò)SRO校對DAC的span位時(shí)，span位最后被移出。當span被回讀時(shí)，輸出DAC的休眠狀態(tài)。

3 LTC2704-16的應用

圖3所示為DSP與LTC2704-16的接口電路。DSP采用SPI方式控制DAC，FSX0與LDAC相連，幀同步信號控制LTC2704-16的4個(gè)DAC。當FSX0為低電平時(shí)，所有DAC更新。采用3個(gè)通用I／O端口(GPIO0、GPIO6、GPIO7)分別控制CS／LD、CLR和RFLAG，并都要連接上拉電阻。其中，RFLAG為標志引腳，當RFLAG為低電平時(shí)，D13發(fā)光。DAC的時(shí)鐘信號也由DSP的CLKX0引腳提供。

LTC2704-16采用串口通信方式，與其他的同類(lèi)器件相比，無(wú)需占用更多引腳就可實(shí)現并行數據傳輸，節省資源。LXC2704-16最大特點(diǎn)是自動(dòng)校準，每個(gè)通道都是獨立的，并帶有反饋功能，可使數據輸出更加精確，抗干擾性更強。同讀功能可有效地減少操作次數，節約了CPU資源。

4 結束語(yǔ)

LTC2704-16是一款高集成度D／A轉換器，與采用多路DAC輸出并分別放大的同類(lèi)器件相比，設計和布局簡(jiǎn)單。這款D／A轉換器功能強大、結構簡(jiǎn)單，可廣泛應用于工業(yè)設備和各種儀器的設計中。