AN-0986 应用笔记 One Technology Way • P.O. Box 9106 • Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. • Tel: 781.329.4700 • Fax: 781.461.3113 • www.analog.com 调整 AD5362 的输出范围和跨度 作者 ：Ken Kavanagh ±5 V 标称输出可以发生偏移，产生 −10 V 至 0 V 或 0 V 至 +10 V 输出。但是，使用 5 V 基准电压时，产生 ±10 V 标称 输出，却无法利用偏移 DAC 寄存器产生 0 V 至 +20 V 输出， 因为这超出了电源和裕量限制。 简介 本应用笔记说明如何利用 AD5362 的特性，在 DAC 通道 上设置不同的输出范围。虽然本应用笔记以 AD5362 为范 例， 但 所 用 方 法 对 AD5360、AD5361 和 AD5363 同 样 有 效。相关数据手册应与本应用笔记配合使用。在 PLC 和模 拟 I/O 应用中，能够在不同通道上设置不同输出范围非常 有利，这样用户就能够利用完整的 16 位数字码范围（0 至 65,535），而不用考虑 DAC 的输出范围。 任意 DAC 通道的输出电压由以下公式决定 ： 利用基准电压选择输出范围 其中 ： 在默认工作条件下，AD5362 能够产生的双极性输出范围 是基准电压值的四倍。例如，5 V 基准电压提供的范围为 ±10 V，3 V 基准电压提供的范围为 ±6 V。AD5362 有两个 独立的基准电压输入引脚 ：VREF0 和 VREF1。VREF0 是 DAC 0 至 DAC 3 的基准电压源，VREF1 是 DAC 4 至 DAC 7 的基准电压源。图 1 显示如何利用不同的基准电压值来 实现不同的 DAC 输出范围。 DAC_CODE 为写入 DAC 的 X1A 或 X1B 寄存器的数据，应 在 0 至 65,535 范围内。 DAC 4 TO DAC 7 2.5V VREF1 VOUT0 ±10V VOUT1 ±10V VOUT2 ±10V VOUT3 ±10V VOUT4 ±5V VOUT5 ±5V VOUT6 ±5V VOUT7 ±5V V SIGGND 为相关 SIGGND 引脚上的电压，通常为 0 V。 偏 移 DAC 寄 存 器 的 默 认 值 为 8192， 由 此 得 到 的 电 压 输 出为以 0 V 为中心的双极性输出。从以上公式可以得知， 8192 以上的值将把跨度中心移至 0 V 以下，而 8192 以下 的值将把跨度中心移至 0 V 以上。图 2 显示如何利用偏移 DAC，在不同 DAC 上设置不同的输出范围。 5.0V VREF0 DAC 0 TO DAC 3 图 1. 使用独立的基准电压 OFS0 = 6553 改变输出范围 默认情况下，DAC 输出摆幅以 0 V 为中心。但是，通过对 偏移 DAC 寄存器进行编程，可以更改输出跨度的中心点， 使输出范围不一定以 0 V 为中心。AD5362 有两个偏移 DAC 寄 存 器 ：OFS0 控 制 DAC 0 至 DAC 3 的 偏 移，OFS1 控 制 DAC 4 至 DAC 7 的 偏 移。AD5362 中 的 偏 移 DAC 为 14 位 DAC，跨度为基准电压值的四倍。理论上，用户最多可以 将输出范围上移或下移 10 V。不过，输出只能在电源和裕 量要求的限制范围内调整。例如，使用 2.5 V 基准电压时， Rev. 0 | Page 1 of 2 OFS1 = 0 DAC 4 TO DAC 7 2.5V VREF1 VOUT0 –8V TO +12V VOUT1 –8V TO +12V VOUT2 –8V TO +12V VOUT3 –8V TO +12V VOUT4 0V TO +10V VOUT5 0V TO +10V VOUT6 0V TO +10V VOUT7 0V TO +10V 图 2. 产生不同的输出范围 07878-002 DAC 0 TO DAC 3 V REF 为 2.0 V 至 5.0 V 范围内的基准电压。 07878-001 5.0V VREF0 OFFSET_CODE 为载入相关偏移 DAC 寄存器的值，应在 0 至 16,383 范围内。请注意，公式中 OFFSET_CODE 须乘以 4， 因为偏移 DAC 的分辨率为 14 位，而 AD5362 DAC 的分辨 率为 16 位。 AN-0986 应用笔记 使用 M 和 C 寄存器 AD5362 中的每个 DAC 通道均有专用的增益 (M) 和失调电 压 (C) 调整寄存器。由于 AD5362 的传递函数为直线，因 此这些寄存器的工作原理可以表示为以下公式 ： (1) 其中 ： 要将跨度从 16.384 V 变为 16 V，要求将增益寄存器（即传 递函数的斜率）降低 ： 因此，用 63,999 对 M 寄存器进行编程。 此时，对于 0 至 65,535 范围内的 DAC 码，输出电压在 ±8 V 之间。 y 为输出。 x 为输入。 m 为传递函数的斜率。 c 为失调电压。 示例 2 可用基准电压为4.096 V。 要求AD5362产生−4 V至+12 V输出。 解决方案 图 3 显示了这些寄存器的配置情况。 M 寄存器的默认值为 65,535，对应的增益为 1。C 寄存器 的默认值为 32,768，对应的失调电压为 0 V。所有 M 和 C 寄存器的分辨率均为 16 位，意味着各 LSB 为 ： 本例的输出跨度与示例 1 一样，同为 16 V。这种情况下， 可以利用偏移 DAC 寄存器将跨度移至要求的范围。为获得 所需的跨度，需将传递函数上移 4 V。 由于偏移 DAC 寄存器为 14 位寄存器，因此 LSB 大小为 ： (2) 示例 1 偏移 DAC 寄存器的默认值为 8192。 要求 AD5362 产生 ±8 V 输出。可用基准电压为 4.096V。 要将传递函数增加 4 V，需用以下值对偏移 DAC 寄存器进 行编程 ： 解决方案 默认情况下，4.096 V 基准电压产生 ±8.192 V 输出（假设无 失调电压或增益误差）。通过对 C 寄存器进行编程，增加 可以将零码电压−8.192 V 转换为 −8 V。 0.192 V 的正失调电压， 4.096 V 对应的输出跨度为 16.384 V，因而 1 LSB = 250 µV。 因此，将零码电压从 −8.192 V 移至 +8 V 要求将 C 寄存器 的默认值增加 ： 理论上，现在的满量程电压应升高 0.192 V。但实际上，正 满量程电压不会移动，因为在以下条件下，输出已达到最 大值 ： mx + 768 ≥ 65,535（即当 x > 64,767 时） X1x REGISTER 其它信息 请注意，上述示例假设 AD5362 不存在相关的增益或失调 电压误差。AD5362 经过工厂校准，采用偏移 DAC 寄存器 的默认值时，可产生最精确的结果。改变偏移 DAC 寄存器 的默认值可能会给 DAC 输出带来额外的失调电压误差。可 以通过更改偏移 DAC 寄存器，对失调电压进行补偿，直到 获得正确的输出范围。 X2x REGISTER DAC REGISTER DAC VOUT M REGISTER 07878-003 FROM SERIAL INTERFACE 此时，对于 0 至 65,535 范围内的 DAC 码，输出电压在 −4 V 与 +12 V 之间。 C REGISTER 图 3. AD5362 寄存器配置 ©2008 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. AN07878sc-0-6/11(0) Rev. 0 | Page 2 of 2