數/模轉換器是一種將數字量轉換成模擬量的器件，簡稱D/A轉換器或DAC是數字控制系統中的關鍵器件，用于微處理器輸出的數字信號與電壓或電流等模擬信號的轉換，并送入執行機構進行控制或調節。

1 芯片的主要性能特點

T1公司的DAC9881是目前最高精確度的D/A轉換芯片。串行輸入、電壓輸出、單電源供電。它采用成熟的HPA07 COMS加工技術，分辨率達到18 b,采用標準的SPI串行數據輸入方式，輸入數據時鐘頻率可達50 MHz,最低有效位穩定至1 LSB,時間僅為5μs,滿足DSP,MCU,FPGA等系統的快速性要求。該芯片通過采用復雜的低噪音緩沖器，使噪音比采用外接元器件構成同等精度的DAC轉換器減少75%,其噪音比為24 nV/Hz.配置可編程掛起（低電壓模式）和運行功能，可以使系統在不需要進行D/A轉換時將DAC芯片掛起，此時輸出近似為0.000 0 V,功耗降到125μW,直到接收到寫命令操作為止。這樣既可顯著地降低系統的功耗，同時還能夠保證在接到寫命令操作后正常寫人數據，無需外加電源控制電路，簡化設計步驟。

2 芯片工作原理

DAC9881的數據輸入方式為串行輸入。因此，轉換1個24位輸入數碼需要24個工作節拍周期，通過保證電阻R的阻值一致性，用微調技術實現對積分線形度及微分線形度進行微調，以實現最優化的積分線性度性能，然后經運算放大器后輸出電壓信號。內部結構圖如圖1所示。

3 引腳及引腳功能

3.1 DAC9881引腳

DAC9881引腳如圖2所示。

3.2 主要引腳功能介紹

主要引腳功能介紹如表1所示。

4 芯片的電氣特性

4.1 輸出電壓

對于高精度DAC,系統接地和導線電阻的問題變得尤為重要。如該DAC芯片為18位轉換器，當系統的滿量程輸出為5 V時，1個LSB的值僅為19μV.輸出電壓范圍：

式中：VREFH為參考電壓上限；VREFL為參考電壓下限；CODE為輸出數據位，范圍0~262 143;G為增益，由GAIN引腳設定。

4.2 數據輸入移位寄存器

當LDAC輸入為低電平，片選信號CS為低電平時，每一位輸入數據在串行時鐘SCLK的上升沿時寫入SPI串口移位寄存器，如圖3所示。

4.3 數據傳輸格式

每個寫周期中，向SPI串口移位寄存器寫入24位二進制數據，其中D17（MSB）…D0（LSB）為有效數據位，D23…D18為無效數據位，狀態任意。其數據格式如表2所示。

5 典型應用

在控制領域中，如雷達伺服系統、電力電子器件的控制端給定等大多采用的是單極性給定，給定精度的高低直接影響著系統的性能指標。考慮到轉換速度越高越好，系統前端可以采用MCU,DSP,FPGA等高速器件作為核心控制單元。單極性輸出的典型電路如圖 4所示。若要設計任意產生電路，只需將上圖4中的反饋環節去除，當要求雙極性輸出時，電路的設計結構如圖5所示。

6 結 語

DAC9881是一款高性能的數/模轉換芯片，具有串行輸入、并行處理、電壓輸出特點；精度高，速度快，可以大大地減少對數據總線的占用，將廣泛地應用于高精度的控制場合和波形產生電路。