光隔离接口配置的串行DAC设计

全CMOS AD7804和AD7805可节省功耗。除了正常工作时功耗低(最大值66 mW)外，它们在系统待机(仅基准电压源工作时)的额定功率最大为1.38 mW，在省电模式下的额定功率最大功率为8.25 μW(在整个温度范围内)。此外，四个通道可以在不使用时单独切换到待机状态。每个通道都有一个通道控制寄存器来控制其功能;系统控制寄存器同时控制所有四个DAC。

所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC+和VCC-，但是有些时候它们的标识是VCC+和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。

绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。

单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC+，地或者VCC-引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。

有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。(参见1.3节)

通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail-To-Rail 的运放，这样就消除了丢失的动态范围。

需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail-To-Rail 的电压。虽然器件被指明是轨至轨(Rail-To-Rail)的，如果运放的输出或者输入不支持轨至轨，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。这样才能保证系统的功能不会退化，这是设计者的义务。

这些器件具有灵活的电压基准。REFOUT 提供 1.23 V 内部生成的基准电压源。在通道寄存器的控制下，每个DAC的基准输入(称为V偏见) 在内部基准源、REFIN端子(用于外部基准)和电源电压(V(DD/)2)的一半之间多路复用。选择的电压，V偏见，提供单电源电路中双极性信号所需的失调“零”;DAC针对1.875 V的输出范围进行缩放偏见.该表显示了二进制补码编码沿传递函数的重要点。

数字输入模拟输出

MSB低音水平

0111111111在偏见(1 + 1.875[511/1024])

0111111110在偏见(1 + 1.875[510/1024])

0000000001在偏见(1 + 1.875[1/1024])

0000000000在偏见(1)

1111111111在偏见(1 - 1.875[1/1024])

1000000001在偏见(1 - 1.875[511/1024])

1000000000在偏见(1 - 1.875[512/1024])

AD7804和AD7805具有额外的功能，用于独立调整每个输出的失调(即定位对应于V的输出值)偏见在任意设置的水平上)。它是一个8位子DAC(如图1所示，作为每个输出电路中的可变加法源)，灵敏度是主DAC的1/16。也就是说，子DAC的每个LSB变化都会增加或减去V偏见/4096，范围约为 ±3% V偏见.子DAC的设置是每个通道控制寄存器控制下的数据输入。

DAC是双缓冲的;这样就可以一次加载一个寄存器，然后同时异步更新所有DAC输出。DAC输出可由系统寄存器一次性清零，也可由通道控制寄存器单独清零。3线串行接口允许直接连接SPI、QSPI和微线标准。

B 级的简要规格包括 ±3 LSB 最大相对精度误差、±35mV 失调和满量程增益误差、4 μs 最大建立时间至 1%、0.002%/% 电源抑制、2.5 V/μs 压摆率和 1 nV-s 毛刺脉冲。额定工作温度范围为 -40 至 +85°C。

应用

AD7804(以及AD7805)的低功耗要求以及低成本和小尺寸特性使其适合需要多个10位(或升级的8位)DAC的场合。典型领域包括电压设定点控制、微调电位计更换、自动校准以及其他仪器仪表和测试功能。串行AD7804可以在必须处理噪声、安全要求或距离的情况下轻松隔离。图2所示为光隔离接口，其中时钟、帧同步和串行数据输入由光耦合器隔离。每个DAC在写入脉冲的第16个串行时钟之后自动更新。

图2.采用光隔离接口配置的串行DAC。