8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器MS5231概述、特點(diǎn)及功能

MS5231描述

MS5231M 是一款具有高阻抗緩沖基準(zhǔn)輸入的單通道串行 8 位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。該 DAC 可以產(chǎn)生 1 倍或 2 倍于參考電壓的電壓輸出，而且保證是單調(diào)的。由于芯片工作在 3V~5V 的單電源電壓下，這就使它的使用變得很方便。片上嵌入的上電復(fù)位功能確?？芍貜?fù)的啟動(dòng)條件。

數(shù)字控制是通過與 CMOS 工藝兼容的三線串行總線來實(shí)現(xiàn)的，易于和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的微處理器或微控制器接口。11 位命令字由 8 位數(shù)據(jù)位、1 位范圍控制位和 2 位邏輯 0 組成。范圍控制位使 DAC 的電壓輸出范圍是 1 倍或 2 倍于對(duì)地的參考電壓。該 DAC 有兩級(jí)鎖存器，允許一組完整的數(shù)據(jù)寫入芯片之后由 LDAC 控制 DAC 輸出更新。數(shù)字輸入帶有施密特觸發(fā)器，有一定的抗噪聲能力。

MS5231M 小尺寸封裝使得模擬功能的數(shù)字控制可以應(yīng)用在對(duì)空間面積要求比較苛刻的場合，可以在-40℃-85℃溫度范圍內(nèi)工作，而且不需要外部修調(diào)。

主要特點(diǎn)

?8 位、電壓輸出

?3V~5V 單電源工作

?串行接口

?高阻抗基準(zhǔn)輸入

?可編程 1 倍或 2 倍于參考電壓的輸出范圍

?更新靈活

?內(nèi)部上電復(fù)位

?低功耗

?半緩沖輸出

應(yīng)用

?可編程電壓源

?數(shù)字控制放大器/衰減器

?移動(dòng)通信

?自動(dòng)測試裝置

?過程監(jiān)控

?信號(hào)合成

封裝圖

內(nèi)部框圖

管腳圖

管腳說明圖

功能描述

1.電阻串型 DAC

MS5231M 由電阻串型 DAC 實(shí)現(xiàn)，DAC 的核心是帶 256 個(gè)抽頭的電阻。表 1 是每個(gè)抽頭處的電平和 256 個(gè)數(shù)字碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系。電阻串中，電阻的一端連接 GND, 另一端連接輸入緩沖器的輸出端。電阻串保證了單調(diào)性。線性度由電阻串的匹配精度和輸出緩沖器的性能決定。參考電壓輸入緩沖器時(shí)，DAC 對(duì)于參考源可以視為一個(gè)高阻抗的負(fù)載。 DAC 的輸出由增益可配置的運(yùn)算放大器緩沖，選擇 1 倍或 2 倍增益輸出。電路上電時(shí)，DAC 的數(shù)字輸入端被置為全 0。DAC 的輸出電壓用

下列公式表示：

CODE 的范圍是 0~255，范圍控制位 RNG 是 0 或 1，它位于串行命令字中。

2.工作時(shí)序

MS5231M 有 4 種可供選擇的控制方式，分別如圖 1-圖 4 所示。

當(dāng) LOAD 為高時(shí)，在 CLK 的下降沿，DATA 引腳上的數(shù)據(jù)被寫入鎖存器。一旦所有的數(shù)據(jù)被鎖存，LOAD 被拉低，數(shù)據(jù)從串行輸入寄存器中傳送到 DAC 進(jìn)行工作，如圖 1 所示。當(dāng) LDAC 為低時(shí)，DAC 的輸出電壓在 LOAD 變?yōu)榈碗娖綍r(shí)立即被更新。在串行數(shù)據(jù)寫入過程中 LDAC 為高時(shí)，新的數(shù)據(jù)被鎖存，只有在等待 LDAC 被拉低時(shí)才進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，如圖 2 所示。最高有效位（MSB）首先被寫入，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程需要 8 個(gè)時(shí)鐘周期，如圖 3 和圖 4 所示。表 2 列出了定時(shí)關(guān)系。

RNG 位控制輸出電壓的范圍。當(dāng) RNG = Low 時(shí)，輸出電壓的范圍介于參考電壓和地之間。當(dāng)RNG = High，輸出電壓的范圍介于 2 倍的參考電壓和地之間。

3. 等效輸入與輸出電路

4.失調(diào)電壓

運(yùn)放單電源工作時(shí)，它的失調(diào)電壓可以是正或負(fù)。失調(diào)電壓為正時(shí)，輸出電壓在第一個(gè)碼改變時(shí)就會(huì)發(fā)生變化。失調(diào)電壓為負(fù)時(shí)，輸出電壓在第一個(gè)數(shù)字碼變化時(shí)可能不會(huì)變化，這取決于失調(diào)電壓的大小。

輸出運(yùn)放試圖把輸出驅(qū)動(dòng)到一個(gè)負(fù)的電位上，然而最小的負(fù)電源是地，所以輸出電壓不可能低于地，而是被鉗位在 0V。

輸出電壓一直保持為 0，直到輸入的碼字能夠在輸出端產(chǎn)生足夠正的電壓以大于負(fù)的失調(diào)電壓。轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖 5 所示。

是失調(diào)誤差產(chǎn)生了折點(diǎn)，而不是線性誤差。如果緩沖器輸出可以小于 0，轉(zhuǎn)換關(guān)系如虛線所示。

對(duì)于 DAC，線性度的測量通常是在失調(diào)和滿刻度量程被校準(zhǔn)之后，輸入從全 0 逐漸增大到全

1。然而，由于傳輸函數(shù)中的折點(diǎn)，單電源時(shí)負(fù)的失調(diào)電壓不能被校準(zhǔn)，所以這時(shí)線性度的測量是在滿刻度碼和產(chǎn)生最小正電壓輸出時(shí)的數(shù)字碼之間進(jìn)行的，這個(gè)數(shù)字碼是根據(jù)說明書上有關(guān)負(fù)失調(diào)電壓的最大值計(jì)算得到的。

應(yīng)用信息

審核編輯：湯梓紅