串行D/A轉換器X79000的工作原理和應用舉例分析

X79000是Xicor公司推出的12位單通道串行D/A轉換器。其建立時間僅為6s。該芯片內置參考電壓，且內帶56字節的EEPROM，可用于保存用戶數據。它可與MCU通過SPI進行接口，最高速度可達5MHz。一個MCU系統最多可以同時連接8個X79000器件，從而可以實現8路相互獨立的高精度D/A輸出。另外，X79000還可通過IO引腳直接增加或減少輸出值，且每次的變化量都可以編程控制。X79000具有上電自動恢復斷電前設定值的功能，它可在上電過程保持輸出高阻，待上電完成后自動從非易失存儲器中讀出用戶的設定值并輸出。MCU通過檢查其提供的上電完成信號來判斷上電是否完成。雖然X79000是12位D/A轉換器，但如果設置合理，該器件可以達到16位D/A的性能。

1、引腳排列及說明

X79000的引腳排列如圖1所示，各引腳的功能如下：

CS：SPI接口片選，低電平有效。

SCK：SPI時鐘。

SI：SPI串行輸入。

SO：SPI串行數據輸出引腳。帶高阻輸出。

RDY：芯片上電完成標志輸出引腳，低電平有效。該腳為漏極開路輸出。

CLR：該腳可用于清除DAC內部寄存器，它內部有下拉電阻。當把該引腳接到高電平時，電路會輸出最低的電壓。

A2，A1，A0：多個X79000級聯時，用于地址選擇。內部有下拉電阻。

OE：緩沖輸出使能引腳。高電平有效，低電平時輸出為高阻。

UP：當工作在直接IO模式時，用于增大輸出值。內部帶有尖脈沖濾波器。

DOWN：當工作在直接IO模式時，用于減小輸出值。內部帶有尖脈沖濾波器。

VCC：正電源，典型值為5V。

VSS：地。

Vout：直接輸出引腳，不受OE引腳的控制。

Vbuf：帶緩沖的輸出引腳。當OE為高電平時，該引腳有輸出，當OE為低電平時，該引腳有輸出，當OE為低電平時，該腳無輸出。

VFB：有緩沖輸出時的反饋腳。

Vbuf：內部參考電壓輸出引腳。

VH：當配置寄存器的高3位VH設為0時，此引腳可作為滿量程時的輸入電壓，最高為3.065V。當配置寄存器的高3位VH設為非0時，此引腳輸出電壓的最大值可以作為其它器件的參考電壓。

VL：功能與VH類似，只是對應于最小值。

DNC：空腳。

2、工作原理和使用說明

X79000可通過以下兩種工作方式來改變輸出電壓：

第一種方式是利用SPI總線，通過寫命令修改輸出值，這種方式適用于開環系統中的簡單DC電壓調節；

第二種方式是使用UP/DOWN引腳直接修改輸出值。這種方式適用于閉環系統，可使輸出一步一步地接近設定值，然后禁止UP/DOWN引腳的功能，從而保持設定值不變。

X79000輸出電壓的范圍可由配置寄存器（地址為3CH）來確定，具體設置如表1所列。

表1 輸出電壓范圍的設置

表中的VH可用于確定輸出電壓的最大值，其范圍從0.605V到3.025V。VL則用于確定輸出電壓的最小值，其范圍從0.151V～2.42V。注意：VH一定要比VL大，否則芯片可能會工作不正常。

不管選擇什么值，輸出電壓的線性度都能得到保證。例如，要輸出1.9V～2.4V的電壓，可以選擇VH=2.42V，VL=1.815V，這樣，當電壓輸出寄存器為0時，電壓輸出為1.815V，而當輸出寄存器為0x3FF（滿量程）時，電壓輸出為2.42V。輸出電壓的最小變化單位為（2.42-1.815）/4096=0.147mV。如果用一個標準的DAC器件來實現，則該DAC器件必須達到14位的分辨率。如果使用外部電壓作為輸出的最大或最小值，那么，設計時必須把VH或VL設成0。

X79000帶有1.21V的參考電壓輸出引腳Vref，該引腳的輸出電壓可作為其他器件的參考電壓。

X79000的控制寄存器如圖2所示，圖中，DAC11-DAC0是輸出寄存器，通過SPI接口可以修改該寄存器，從而改變電壓輸出。VH0～VH2和VH0～VH2分別用于確定輸出電壓的最大值和最小值。要注意的是Count8和Count10，它們的使用方法如表2所列。