12通道8位TrimDACs AD8802/AD8804：功能、應用與設計指南

在電子設計領(lǐng)域，DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）是實現(xiàn)數(shù)字信號到模擬信號轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵組件。今天我們要深入探討的是Analog Devices推出的兩款12通道8位TrimDACs——AD8802和AD8804，它們在成本、性能和應用靈活性方面都有著出色的表現(xiàn)。

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一、產(chǎn)品概述

AD8802/AD8804是一款12通道的DAC，采用緊湊的20引腳封裝，能提供獨立的數(shù)字可控電壓輸出。它可以替代傳統(tǒng)的機械電位器，適用于直流電壓調(diào)整應用。這兩款產(chǎn)品具有低功耗、低成本、獨立可編程輸出等特點，并且與3線SPI兼容的串行輸入接口，方便與微控制器連接。

1.1 關(guān)鍵特性

• 低成本：能夠替代12個電位器，有效降低成本。
• 獨立可編程輸出：每個通道都可以獨立編程，滿足不同的應用需求。
• 低功耗：電源關(guān)斷模式下功耗小于55mW，包括IDD和IREF。
• 多種供電選擇：支持+3V到+5V的單電源供電。

1.2 應用領(lǐng)域

• 自動調(diào)整：在需要自動調(diào)整電壓的系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。
• 電位器替代：取代傳統(tǒng)的機械電位器，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
• 視頻和音頻設備：用于增益和偏移調(diào)整，提升設備的性能。
• 便攜式和電池供電設備：低功耗特性使其非常適合這類設備。

二、技術(shù)細節(jié)

2.1 功能框圖與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

AD8802/AD8804內(nèi)部包含12個電壓輸出的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，共享一個公共參考電壓輸入。每個DAC都有自己的DAC鎖存器，用于保持輸出狀態(tài)。這些DAC鎖存器通過內(nèi)部的串并移位寄存器更新，該寄存器從標準的3線串行輸入數(shù)字接口加載數(shù)據(jù)。

2.2 電氣特性

2.3 參考輸入

參考輸入引腳（VREFH和VREFL）用于設置所有12個DAC的輸出電壓范圍。AD8802只有VREFH引腳，可設置用戶設計的滿量程輸出電壓；AD8804則有VREFH和VREFL兩個引腳，可分別設置正滿量程和零量程，優(yōu)化分辨率。

2.4 數(shù)字接口

AD8802/AD8804采用標準的三線串行輸入控制接口，包括時鐘（CLK）、片選（CS）和串行數(shù)據(jù)輸入（SDI）。數(shù)據(jù)通過CLK的上升沿加載到串行寄存器，最后12位數(shù)據(jù)在CS變高時被鎖存到相應的DAC寄存器。

三、操作與編程

3.1 輸出電壓編程

輸出電壓范圍由連接到VREFH和VREFL引腳的外部參考電壓決定。通用的傳輸方程為： [V O(D x)=(D x) / 256 timesleft(V{R E F H}-V{R E F L}right)+V_{R E F L}] 其中，Dx是8位DACx寄存器中的數(shù)據(jù)。

3.2 操作模式

• 正常模式：通過串行接口編程，可隨機順序更改DAC輸出。
• 電源關(guān)斷模式：SHDN引腳可將DAC結(jié)構(gòu)置于零功耗狀態(tài)，保存DAC寄存器設置，返回正常模式時恢復輸出電壓。

四、應用電路設計

4.1 電源旁路

為了減少電源噪聲對AD8802/AD8804的影響，建議使用獨立的電源供電或進行充分的電源旁路。推薦使用10μF鉭電解電容和0.1μF陶瓷電容并聯(lián)進行局部電源旁路。

4.2 輸出緩沖

在需要低輸出阻抗的應用中，可以添加外部放大器來緩沖AD8802/AD8804的輸出。例如，使用OP291作為簡單的緩沖器，降低輸出電阻。

4.3 增加輸出電壓擺幅

外部放大器還可以用于擴展AD8802/AD8804的輸出電壓擺幅，使其超出電源軌。通過合理配置電路，可以實現(xiàn)更高的輸出電壓范圍。

4.4 微計算機接口

AD8802/AD8804的串行數(shù)據(jù)輸入接口方便與各種單片機連接。以8051單片機為例，可以使用其內(nèi)置的串行端口或并行端口進行通信。

五、典型應用案例

5.1 智能溫度控制系統(tǒng)

將80CL51單片機、TMP14溫度傳感器和AD8802/AD8804結(jié)合使用，可以實現(xiàn)強大的溫度控制功能。通過AD8802/AD8804設置TMP14的溫度設定點電壓，單片機根據(jù)傳感器輸出進行相應的控制。

5.2 12通道可編程電壓控制放大器

使用AD8802/AD8804控制SSM2018T電壓控制放大器的增益。通過合理設計電路，可以實現(xiàn)對多個放大器的數(shù)字控制。

5.3 數(shù)字控制的LM1204 RGB放大器系統(tǒng)

用AD8802/AD8804替代傳統(tǒng)的電位器，實現(xiàn)對LM1204視頻放大器系統(tǒng)的數(shù)字控制，提高系統(tǒng)的可靠性和性能。

5.4 低噪聲90 MHz可編程增益放大器

AD8802/AD8804可用于控制AD603低噪聲電壓控制放大器的增益。通過合理設置參考電壓，可以使AD8802/AD8804的輸出電壓范圍與AD603的增益控制范圍匹配。

六、總結(jié)

AD8802/AD8804是兩款功能強大、應用靈活的DAC產(chǎn)品。它們在成本、性能和功耗方面都有著出色的表現(xiàn)，適用于多種應用場景。電子工程師在設計過程中，可以根據(jù)具體需求選擇合適的產(chǎn)品，并結(jié)合上述應用電路設計方法，實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的系統(tǒng)設計。你在使用AD8802/AD8804過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。